Výzkum na Havaji ukázal bakteriální rozmanitost lávových jeskyní. Zjistil i „mikrobiální temnou hmotu“

Nový výzkum odhalil, že zdánlivě mrtvé vulkanické prostředí doslova přetéká nesmírně pestrými formami života. V lávových jeskyních a dalších strukturách vytvořených sopečnou činností na Havajských ostrovech totiž žijí jedinečná, rozmanitá a dosud nepopsaná společenství bakterií. 

Na studii, která vyšla v žurnálu Frontiers in Microbiology, spolupracovali vědci z několika univerzit a NASA. Studovali vzorky odebrané ze sedmdesáti lokalit Havaje. Jednalo se o jeskyně, tunely nebo průduchy, jež vytvořila sopečná činnost. Na těchto místech odebírali genetický materiál všeho, na co narazili, a pak genom sekvenovali a analyzovali. Získali tak jakýsi atlas podzemního života, o jehož rozmanitosti až doposud nic netušili.

Tato místa by z hlediska obecných představ o životě měla být nehostinná a prakticky mrtvá. Panují zde extrémní teploty, a navíc tu bývají vysoké koncentrace chemikálií, které jsou pro většinu organismů smrtící. Výzkum potvrdil, že v místech sopečných systémů, kde jsou takové podmínky, je opravdu života pramálo – a když už se tam nějaký najde, je jen málo rozmanitý. Ale naopak ve starších tunelech a jeskyních, které vznikly před více než pěti sty lety, a jsou tedy pohostinnější, to životem přetéká. 

Nesnesitelné podmínky vytvářejí tlak na život

Jako nejzajímavější se ukázalo, že v těch nejhorších podmínkách se mikroorganismy navzájem intenzivně ovlivňovaly. „Vede nás to k otázce, jestli extrémní prostředí nepomáhají vytvářet interaktivnější mikrobiální společenstva, v nichž jsou mikroorganismy na sobě více závislé,“ uvádí autoři výzkumu. „A pokud ano, jaké jsou vlastnosti extrémních prostředí, která k tomu pomáhají?“

Analýza genomu zjistila, že jen málokdy se bakterie jednoho druhu vyskytují na více místech. To znamená, že každé prostředí si vytváří své vlastní, zcela unikátní mikrobiální světy, jež se liší nejen od čehokoliv na povrchu, ale také v jiných podzemních „oázách“.

Z tohoto vzorce ale jedna skupina bakterií nápadně vybočuje. Jedná se o bakterie druhu Chloroflexi, které se často vyskytovaly v různých vulkanických oblastech a zřejmě se vzájemně ovlivňují s mnoha dalšími organismy. Nejsou pro to sice zatím jasné důkazy, ale podle autorů to vypadá, že právě tento druh může fungovat jako jakési lepidlo pomáhající propojovat nejrůznější další společenstva bakterií a vytvářet tak složitější ekosystémy. Tato úloha by mohla být klíčová při vzniku složitého života, jak ho dnes známe z povrchu Země.

„Tato studie poukazuje na možnost, že starobylejší linie bakterií, jako jsou Chloroflexi, mohou mít důležité ekologické úlohy,“ uvádí autoři. „Chloroflexi jsou nesmírně rozmanitou skupinou bakterií s mnoha různými rolemi, které se vyskytují v mnoha různých prostředích, ale nejsou zatím dost dobře prozkoumané, takže nevíme, co v těchto společenstvech dělají. Někteří vědci takové skupiny nazývají ‚mikrobiální temná hmota‘,“ doplňují autoři. Narážejí tím na vesmírnou temnou hmotu, která tvoří sice většinu hmoty v kosmu, ale také je pro moderní vědu neviditelná, a tedy i neznámá. 

K čemu to je?

Podmínky v těchto vulkanických systémech připomínají nejen to, jak vypadala mladá Země, na níž teprve vznikal složitější život, ale zřejmě i podmínky na jiných planetách Sluneční soustavy nebo na doposud nepopsaných exoplanetách v hlubinách vesmíru.

Informace, které vědci z takových výzkumů získají, by mohly pomoci mnohem lépe pochopit, jakým způsobem se formovaly základy života na Zemi i jinde. 

„Celkově tato studie pomáhá ukázat, jak důležité je studovat mikroby v jejich přirozeném prostředí, spíše než je pěstovat samostatně,“ dodávají autoři. „V přírodě mikrobi totiž nežijí izolovaně. Rostou a interagují s mnoha dalšími mikroorganismy v moři chemických signálů od těchto dalších mikrobů. To pak může měnit jejich geny a ovlivňovat to, jaká je jejich úloha ve společenství.“