Các vi khuẩn sống trong suối nước nóng rực rỡ của Công viên Quốc gia Yellowstone sử dụng chủ yếu là hydro làm nhiên liệu, một nhà nghiên cứu của Đại học Colorado tại Boulder cho biết, điềm lành cho sự sống trong môi trường khắc nghiệt trên các hành tinh khác và có thể hiểu thêm về vi khuẩn bên trong cơ thể con người.
Một nhóm các nhà sinh vật học CU-Boulder do Giáo sư Norman Pace, một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới về tiến hóa phân tử và vi sinh học, đã công bố báo cáo của họ về Hydrogen và năng lượng sinh học trong hệ thống địa nhiệt Yellowstone tuần này trong ấn bản trực tuyến của Kỷ yếu Quốc gia Học viện khoa học.
Phát hiện của nhóm nghiên cứu, dựa trên nhiều năm nghiên cứu tại công viên, bác bỏ ý kiến phổ biến rằng lưu huỳnh là nguồn năng lượng chính cho các sinh vật nhỏ bé sống trong các tính năng nhiệt.
Một điều ngạc nhiên khi thấy hydro là nguồn năng lượng chính cho các vi khuẩn trong suối nước nóng, theo ông Pace. Dự án này cũng rất thú vị trong bối cảnh vi sinh vì nó là một trong số ít lần chúng ta có thể nghiên cứu vi khuẩn để lấy thông tin về toàn bộ hệ sinh thái. Điều đó chưa bao giờ có thể xảy ra.
Nghiên cứu được thiết kế đặc biệt để xác định nguồn năng lượng trao đổi chất chính điều khiển các cộng đồng vi sinh vật trong các đặc điểm của công viên với nhiệt độ trên 158 độ F. Quang hợp không được biết là xảy ra trên nhiệt độ đó.
Một sự kết hợp của ba manh mối khác nhau đã khiến các nhà nghiên cứu kết luận rằng hydro là nguồn năng lượng chính. Phân tích di truyền của các loại vi khuẩn sống trong cộng đồng suối nước nóng tiết lộ rằng tất cả chúng đều thích hydro như một nguồn năng lượng. Họ cũng quan sát thấy H2 có mặt ở tất cả các suối nước nóng ở nồng độ đủ cho sinh học vi sinh vật. Các mô hình nhiệt động lực học dựa trên dữ liệu thực địa đã xác nhận rằng chuyển hóa hydro là nguồn nhiên liệu có khả năng nhất trong các môi trường này.
John Spear, tác giả chính của báo cáo cho biết, công việc này trình bày một số câu hỏi thú vị liên quan. Hydrogen là yếu tố phong phú nhất trong vũ trụ. Nếu có sự sống ở nơi khác, thì có thể hydro là nhiên liệu của nó, chanh Spear nói. Chúng tôi đã thấy bằng chứng về nước trên sao Hỏa và chúng ta biết rằng trên Trái đất, hydro có thể được sản xuất về mặt sinh học bằng cách quang hợp và lên men hoặc không sinh học bằng nước phản ứng với đá mang sắt. Nó có thể là các quá trình không sinh học tạo ra hydro trên sao Hỏa và một số dạng sống của vi sinh vật có thể sử dụng điều đó, ông nói.
Có nhiều ví dụ về vi khuẩn sống trong môi trường khắc nghiệt - bao gồm cả cơ thể con người - sử dụng hydro làm nhiên liệu, theo Spear. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng vi khuẩn Helicobacter pylori, gây loét, sống nhờ hydro bên trong dạ dày, Spear cho biết. Cá hồi Salmonella chuyển hóa hydro trong ruột. Nó khiến tôi tự hỏi có bao nhiêu loại vi khuẩn khác nhau ngoài kia đang chuyển hóa hydro trong môi trường khắc nghiệt.
Thay vì dựa vào các kỹ thuật vi sinh truyền thống sử dụng các nền văn hóa được trồng trong phòng thí nghiệm, nhóm CU-Boulder đã sử dụng phương pháp do Pace phát triển để phân tích di truyền thành phần của cộng đồng vi khuẩn khi nó xuất hiện trên thực địa. Chúng tôi đã xem xét những gì phát triển trong một món ăn văn hóa, chúng tôi đã xem xét RNA của các mẫu trực tiếp từ lĩnh vực này.
Trước đây, chúng tôi chưa bao giờ biết vi khuẩn nào sống ở suối nước nóng Yellowstone và bây giờ chúng tôi làm như vậy,
Một bộ công cụ mới được sử dụng để thu thập dữ liệu, một số trong đó chưa từng được thu thập trước đây. Trước đây, không ai đo được nồng độ hydro trong các suối nước nóng bởi vì công nghệ đã không tồn tại cho đến khoảng bảy năm trước. Bây giờ chúng ta có thể phát hiện nồng độ hydro ở mức rất thấp trong nước, theo Spear Spear giải thích.
Chúng tôi đã tìm thấy rất nhiều hydro trong suối nước nóng - nguồn cung cấp vô tận cho vi khuẩn, ông nói. Các phép đo lượng H2 trong nước được ghi nhận trong các suối nước nóng, suối và lỗ thông địa nhiệt ở các khu vực khác nhau của công viên và trong các mùa khác nhau. Tất cả các môi trường có nồng độ thích hợp cho chuyển hóa năng lượng.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các mô hình nhiệt động do máy tính tạo ra để tìm hiểu xem hydro có thực sự là nguồn năng lượng chính hay không. Bạn có thể ngửi thấy mùi sunfua trong không khí tại Yellowstone và ý tưởng được chấp nhận là lưu huỳnh là nguồn năng lượng cho sự sống trong các suối nước nóng, theo Spear Spear. Không phải như vậy, theo các mô hình máy tính của đội ngũ được xây dựng dựa trên các phép đo thực địa của hydro, sunfua, nồng độ oxy hòa tan và các yếu tố khác.
Spear cho biết rất khó để khám phá một hệ sinh thái vi sinh vật. Ví dụ, chúng tôi có một thời gian đủ khó để giải thích những gì đang diễn ra trong một khu rừng, với tất cả các hệ thống xen kẽ. Chúng ta thậm chí có thể nhìn thấy một hệ thống vi sinh vật.
Khai thác mẫu là một hoạt động nguy hiểm và tinh tế. Để phân tích chính xác toàn bộ cộng đồng vi khuẩn suối nước nóng, Spear chỉ cần thu thập nhiều vật liệu như một cục tẩy bút chì. Các mẫu trầm tích được múc vào các lọ mẫu đặc biệt và ngay lập tức được đông lạnh trong các hộp nitơ lỏng để bảo tồn cộng đồng vi sinh vật.
Trong các suối không có trầm tích, Spear đã thu thập các mẫu sinh vật phù du bằng cách treo một phiến kính trong nước và cho phép các vi khuẩn tích tụ. Vi khuẩn cũng giống như chúng ta. Họ thích ở bên nhau, họ thích được gắn vào một bề mặt và họ thích có thức ăn của họ - hydro hòa tan, trong trường hợp này - mang đến cho họ.
Spear giải thích rằng các suối nước nóng Màu sắc là kết quả của sự tương tác giữa các khoáng chất và các vi khuẩn sống trong các hồ bơi. Nước nóng hơn thường thể hiện màu sắc từ khoáng chất, và nước lạnh đóng vai trò chủ yếu cho các sắc tố quang hợp.
Dựa trên những gì tôi đã thấy trong phân tích này, tôi nghĩ rằng hydro có thể điều khiển rất nhiều sự sống trong rất nhiều môi trường, theo Spear Spear. Cấm Nó đầu cơ một phần, nhưng với số lượng và loại vi khuẩn đang chuyển hóa hydro, nó có lẽ là một dạng chuyển hóa rất cũ.
Điều đó rất quan trọng vì nó cho chúng ta biết về lịch sử sự sống trên Trái đất, anh ấy nói. Và nếu nó hoạt động theo cách này trên Trái đất, thì nó có khả năng xảy ra ở nơi khác. Khi bạn nhìn lên các vì sao, có rất nhiều hydro trong vũ trụ.
Nguồn gốc: Bản tin UCB
