Kurioza naukowe / Scientific curiosities ISSN 1176-7545; rok IX; No 1988

Zestawienie tematyczne prowadzone na bieżąco

Jedno zdumienie dziennie...

 
.

Co to za zwierzę?
(kominy hydrotermalne 2) 
(cz. 1 - patrz tu)
 

Środowisko kominów hydrotermalnych opanowane jest przez tzw organizmy extremofilne, które są zdolne, czy wręcz wymagają warunków skrajnych, zabójczych dla innych organizmów. Są to miejsca, gdzie temperatura z reguły przekracza temperaturę wrzenia wody, ciśnienie wynosi kilkaset atmosfer (dlatego woda pozostaje w stanie płynnym) i stężenie substancji trujących takich jak siarkowodór dochodzi do 300 ppm(części na milion), dodać jeszcze trzeba bardzo wysokie stężenie bójczych soli metali ciężkich. Środowisko takie nie może być zasiedlane przez organizmy z którymi spotykamy się na co dzień. 
Nic dziwnego, że większość żyjących tam organizmów, prawie 90%, to organizmy zupełnie dla nauki nowe. Pierwszymi biorcami energii chemicznej zawartej w H2S są bakterie z domeny archeowców, proste jednokomórkowce z rodzaju Thiomicrospira lub Thiothrix. Bardzo istotny jest też fakt, że u archeowców wykryto enzymy niezbędne do chemotroficznego przyswajania azotu - składnika, którego brak w formie przyswajalnej uniemożliwia istnienie wyższych organizmów żywych. Archeowce produkują związki organiczne, które są wydalane i pochłaniane przez innych mieszkańców kominów, albo same stanowią pokarm dla organizmów żywiących się mikrobami. 
Po powstaniu tej podstawowej bazy pokarmowej, pojawia się nisza ekologiczna dla innych organizmów różnych grup systematycznych, takich jak wieloszczety, skąposzczety, nicienie, skorupiaki, równonogi, krewetki, kraby, gąbki, małże i in.
Wszystkie jednak muszą być wyposażone w mechanizmy umożliwiające znoszenie tych ekstremalnych warunków. Najważniejszym problemem jest tu siarkowodór, trujący prawie dla wszystkich 'naziemnych' zwierząt. 
Różne sposoby 'wymyśliła' natura dla pokonania tych trudności. Czasem są to osłony nieprzepuszczalne dla siarkowodoru (nieprzydatne w przypadku symbiozy z bakteriami siarkowymi), czasem modyfikacji ulega oksydaza cytochromu c czyniąc ją niewrażliwą na siarkowodór, może być też wykorzystanie cyklów anaerobowych, które jednak są energetycznie bardzo niewydajne, wytworzenie białek silnie wiążących siarkowodór tak, że nie dociera on do mitochondriów, ale musi istnieć mechanizm uwalniający siarkowodór tam, gdzie potrzebują go symbionty, wreszcie skomplikowanie struktury w ten sposób, że enzymy detoksyfikujące usuwają natychmiast wszelki nadmiar siarkowodoru nie pobranego przez symbionty. Dużą niespodzianką było wykrycie cynku jako składnika hemoglobiny, pierwszy tego rodzaju przypadek w biochemii hemoglobin.
Popatrzmy jak te sprawy zostały rozwiązane przez gigantycznego wieloszczeta Riftia pachyptila, występującego we wielu hydrotermalnych środowiskach i będącego przedmiotem zainteresowania szeregu najpoważniejszych pracowni biologicznych. 
Duży to, osiadły w stanie dorosłym zwierz może mieć nawet 2,5 m wysokości. Całe ciało osłonięte jest rurką zbudowaną z chityny. Najistotniejsze funkcje spełniają czerwone, pierzaste czułki wystające u szczytu jak czerwony pióropusz i duży organ specjalny, tzw trofosom, miejsce przeznaczenia dla goszczenia symbiontów - bakterii chemosyntetyzujących. Jest to organ stanowiący źródło pokarmu, bo sama Riftia nie pobiera pokarmów, nie trawi i nie wydala. W trofosomie żyją miliony bakterii wykorzystujących siarkowodór i dwutlenek węgla dostarczany systemem krwionośnym wieloszczeta. Ten pióropusz, to organ dobrze ukrwiony o dużej powierzchni chłonnej, może być wciągany do wnętrza rurki w przypadku zagrożenia. Cyrkulacja krwi zapewniona jest przez leżące u szczytu serce i naczynie krwionośne przebiegające wzdłuż całego trofosomu. Rzecz jednak w tym, że organizm ten musi mieć krew specjalną, zawierającą nietypową hemoglobinę o złożonej strukturze. Ten rodzaj hemoglobiny nie ulega zatruciu siarkowodorem, wprost przeciwnie transportuje go do trofosomu, jak również tlen i CO2. Same komórki Riftii chronione są przed siarkowodorem odpowiednimi enzymami utleniającymi. Mówi się, że mamy tu do czynienia ze skomplikowaną zależnością symbiotyczną. Zastanawiam się tylko, czy to jest symbioza, a nie raczej hodowla bakterii z wykorzystywaniem ich metabolitów. Riftia tylko pośredniczy między środowiskiem zewnętrznym zawierającym wszystkie niezbędne dla bakterii substancje, sama im nic nie daje poza schronieniem dla bakterii i pośredniczeniu w kontakcie z pożywieniem. 
Niezwykle interesujący jest też fakt, że larwalne formy Riftii to wolnopływające, drobne zwierzaczki, odżywiające się jak inne zwierzęta poprzez otwór pokarmowy i ich system trawienny obsługiwany jest odbytem. 'Ani w głowie' im bakterie. Dopiero później, w miarę metamorfozy, tracą przewód pokarmowy, osiedlają się i .. zarażają bakteriami, wcale nie przez połykanie bakterii, ale przez skórę. 
Dojrzałe osobniki tworzą całe zespoły nadające ton okołokominowego środowiska, jak niżej. Ciekawe w jaki sposób poszczególne zespoły kominowe zakażają się ekstremalną fauną, skoro oddzielone są od siebie setkami kilometrów nieznośnie zimnych wód oceanicznych. 

     

Warto zauważyć, że istnieje też inne środowisko w głębinach oceanu, bez światła, o umiarkowanej temperaturze wody, ale dostarczające metanu jako źródła energii chemicznej dla chemotroficznych metanofilów. 
Te niezwykłe układy pozwalają snuć przypuszczenia, że życie być nie powstało na bazie energii czerpanej ze słońca, a ma swoje źródło w głębinach oceanów, i stamtąd 'wydobyło' na powierzchnię i tam 'nauczyło' się fotosyntezy. Wiele jeszcze niespodzianek można oczekiwać po badaniach głębi oceanów. 
Jest rzeczą wręcz żenującą, ze wydajemy miliardy dolarów na szukanie śladów wody czy mikrobów na księżycu i marsie odległych o miliony kilometrów czy setki milionów kilometrów, a tak mało wiemy o tym, co znajduje się zaledwie dwa, trzy kilometry od nas..  

[QZE04::014];[QEP45::088];[QEP61::232];[QEP45::088];[QEP61::292];[QEP44::151]+jw
No: 1988; w sieci: 13.8.2008

 


 

witrynę prowadzi
© R. Antoszewski
Titirangi, Auckland, 
Nowa Zelandia

(wybrane z publ. R. Antoszewskiego)

v.85

  Site Meter