|
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
|
|
