Hulumtimi i ri mbi mikrobet zgjeron kufijtë e njohur për jetën në Tokë dhe më gjerë

Hulumtimi i ri i udhëhequr nga shkencëtarët e Universitetit Stanford parashikon se jeta mund të vazhdojë në mjedise jashtëzakonisht të kripura, përtej kufirit që mendohej më parë i mundshëm.

Studimi, i botuar më 22 dhjetor në Science Advances , bazohet në analizën e aktivitetit metabolik në mijëra qeliza individuale të gjetura në shëllirë nga pellgjet industriale në brigjet e Kalifornisë Jugore, ku uji avullohet nga uji i detit për të korrur kripën. Rezultatet zgjerojnë të kuptuarit tonë për hapësirën e mundshme të banueshme në të gjithë sistemin tonë diellor dhe për pasojat e mundshme të disa habitateve ujore tokësore që bëhen më të kripura si rezultat i thatësirës dhe devijimit të ujit.

“Ne nuk mund të shikojmë kudo, kështu që duhet të jemi vërtet të qëllimshëm se ku dhe si përpiqemi të gjejmë jetë në planetë të tjerë,” tha autorja e vjetër e studimit Anne Dekas, një asistent profesor i shkencës së sistemit të Tokës në Shkollën e Qëndrueshmërisë Stanford Doerr. . “Duke pasur sa më shumë informacion që mundemi rreth vendit dhe mënyrës se si mbijeton jeta në mjedise ekstreme në Tokë na lejon të japim prioritet objektivat për misionet e zbulimit të jetës gjetkë dhe rrit shanset tona për sukses.”

Shkencëtarët e interesuar në zbulimin e jetës përtej Tokës kanë studiuar prej kohësh mjediset e kripura duke e ditur se uji i lëngshëm është i nevojshëm për jetën dhe kripa lejon që uji të mbetet i lëngshëm në një gamë më të gjerë temperaturash. Kripa gjithashtu mund të ruajë shenjat e jetës, si turshitë në shëllirë. “Ne mendojmë se vendet e kripura janë kandidatë të mirë për gjetjen e shenjave të jetës së kaluar ose të tashme,” tha autorja kryesore e studimit Emily Paris, një Ph.D. student në shkencën e sistemit të Tokës i cili është pjesë e Laboratorit Dekas. “Kripa mund të jetë pikërisht ajo gjë që e bën një planet tjetër të banueshëm, edhe pse është gjithashtu një frenues i jetës në përqendrime të larta në Tokë.”

Hulumtimi i ri është pjesë e një bashkëpunimi të madh të quajtur Oqeanet në të gjithë hapësirën dhe kohën e udhëhequr nga profesori i Universitetit Cornell Britney Schmidt dhe financohet nga programi i astrobiologjisë së NASA -s, i cili bashkon mikrobiologët, gjeokimistët dhe shkencëtarët planetarë. Qëllimi i tyre: të kuptojnë se si botët e oqeanit dhe jeta bashkë-evoluojnë për të prodhuar shenja të dallueshme të jetës, të kaluara apo të tashme. Të kuptuarit e kushteve që e bëjnë një botë të oqeanit të banueshëm, dhe zhvillimi i mënyrave më të mira për të zbuluar sinjalet e aktivitetit biologjik, janë hapa drejt parashikimit se ku jeta mund të gjendej diku tjetër në sistemin diellor.

Parisi thotë se ne duhet të shqyrtojmë gjithashtu se si ndryshimi i kripërave ndikon në ekosistemet këtu në Tokë. Për shembull, marrja e niveleve të ujit në Liqenin e Madh të Salt në Utah kanë shkaktuar një rritje të kripës që mund të ndikojë në jetën gjatë gjithë rrugës deri në zinxhirin ushqimor.

“Përtej një perspektive të zbulimit të jetës, të kuptuarit e ndikimit të kripës është i rëndësishëm për ruajtjen dhe qëndrueshmërinë në tokë,” tha Paris. “Hulumtimi ynë tregon se si rritja e kripës ndryshon përbërjen mikrobike të komunitetit dhe nivelet e metabolizmit mikrobik. Këta faktorë mund të ndikojnë në çiklizmin ushqyes, si dhe jetën e krustaceve dhe insekteve, të cilat janë burime thelbësore ushqimore për zogjtë migratorë dhe kafshët e tjera ujore.

Udhëtarët që fluturojnë mbi pellgje kripe si ato në South Bay Salt Works – ku u mblodhën mostra për këtë studim – ose përgjatë Gjirit të San Franciskos mund të zbulojnë një kaleidoskop të disa prej mikrobeve më të përzemërta të Tokës, të ndezura jeshile neoni, të kuqe të ndryshkur, rozë dhe portokalli. Patchwork e ngjyrave pasqyron një grup të mikrobeve ujore të përshtatura për të mbijetuar në nivele të ndryshme të kripës, ose atë që shkencëtarët e quajnë “aktivitet uji” – sasia e ujit në dispozicion për reaksione biologjike që lejojnë që mikrobet të rriten.

“Ne jemi kuriozë të zbulojmë se në cilën pikë aktiviteti i ujit bëhet shumë i ulët, kripësia bëhet shumë e lartë, dhe ku jeta mikrobike nuk mund të mbijetojë më,” tha Paris. Uji i detit ka një nivel të aktivitetit të ujit prej rreth 0.98, krahasuar me 1 për ujin e pastër. Shumica e mikrobeve ndalojnë ndarjen nën aktivitetin e ujit prej 0,9, dhe niveli absolut më i ulët i aktivitetit të ujit i raportuar për të mbështetur ndarjen e qelizave në një mjedis laboratorik është pak më shumë se 0,63.

Në studimin e ri, studiuesit parashikuan një kufi të ri të jetës. Ata vlerësojnë se jeta mund të jetë aktive në nivele deri në 0.54.

Shkencëtarët e Stanford u bashkuan me kolegë nga i gjithë vendi për të mbledhur mostra nga South Bay Salt Works, shtëpia e disa prej ujërave më të kripura në Tokë. Ata mbushën qindra shishe me shëllirë nga pellgje me nivele të ndryshme kripësie në punimet e kripës dhe më pas i çuan përsëri në Stanford për analiza.

Studimet e mëparshme në kërkim të kufirit të aktivitetit të ujit të jetës kanë përdorur kultura të pastra për të kërkuar pikën në të cilën ndalon ndarja e qelizave, duke shënuar pikën përfundimtare të jetës. Por në këto kushte ekstreme, jeta dyfishohet me dhimbje ngadalë. Nëse studiuesit mbështeten në ndarjen e qelizave si testin e tyre kur jeta pushon, ata përballen me eksperimente laboratorike shumëvjeçare që nuk janë praktike për studentët e diplomuar si Parisi. Edhe kur kryhen, studimet mbi ndarjen e qelizave nuk tregojnë se kur vdes jeta; në të vërtetë, qelizat mund të jenë metabolikisht aktive dhe ende shumë të gjalla, edhe kur nuk riprodhohen.

Pra, Paris dhe Dekas shikuan mikrobet nga pellgjet e kripës në ajër të hapur për të identifikuar një kufi të ndryshëm të jetës – kufirin e aktivitetit qelizor.

Ekipi hulumtues bëri tre përmirësime kyçe në kërkimet e mëparshme. Së pari, në vend të përdorimit të kulturave të pastra, të cilat janë supozimi më i mirë standard i një shkencëtari se cila specie ose lloj mikrobi i veçantë do të jetë më elastik, ata shkuan në një ekosistem aktual. Në punimet e kripës, mjedisi zgjidhet natyrshëm për një bashkësi komplekse organizmash të përshtatur më mirë me ato kushte të veçanta.

Së dyti, studiuesit përdorën një përkufizim më fleksibël të jetës. Ata e konsideronin jo vetëm ndarjen e qelizave, por edhe ndërtimin e qelizave si shenjë jete. “Është pak si të vëzhgosh një njeri duke ngrënë një vakt ose duke u rritur. Është një shenjë e jetës aktive dhe një pararendës i domosdoshëm i përsëritjes, por shumë më i shpejtë për t’u vëzhguar,” tha Dekas.

Në qindra mostra shëllirë – disa prej tyre aq të kripura sa ishin të trasha si shurup – ata identifikuan nivelin e aktivitetit të ujit dhe sa karbon dhe azot po përfshihej në qelizat e gjetura në shëllirë. Me këtë qasje, ata ishin në gjendje të zbulonin kur një qelizë rriti biomasën e saj deri në gjysmën e 1%. Në të kundërt, metodat konvencionale të fokusuara në ndarjen e qelizave mund të zbulojnë aktivitetin biologjik vetëm pasi qelizat të kenë dyfishuar afërsisht biomasën e tyre. Më pas, bazuar në mënyrën sesi ky proces u ngadalësua ndërsa aktiviteti i ujit u ul, shkencëtarët parashikuan se kufiri për të do të ndalonte krejtësisht.

Së treti, ndërsa shkencëtarë të tjerë kanë matur përfshirjen e karbonit dhe azotit në shëllirë në një nivel të madh, ekipi i Stanford kreu një analizë qelizë pas qelize me një instrument të rrallë në Stanford të quajtur nanoSIMS – një nga të paktat në vend. Kjo teknikë e ndjeshme i lejoi ata të vëzhgonin aktivitetin në qelizat individuale në mes të qelizave të tjera “turshi”, prania e të cilave do të errësonte sinjalin e aktivitetit në një analizë të madhe dhe do të arrinte kufirin e tyre të ulët të zbulimit.

“Analiza e aktivitetit me një qelizë të mostrave mjedisore është ende mjaft e rrallë,” tha Dekas. “Ishte çelësi për analizën tonë këtu, dhe meqë është aplikuar më gjerësisht, mendoj se do të shohim përparime në ekologjinë mikrobike që janë gjerësisht të rëndësishme, nga të kuptuarit e klimës globale te shëndeti i njeriut. Ne jemi ende duke filluar të kuptojmë botën mikrobike në niveli njëqelizor.”