Sókedvelő mikroorganizmusok egy csoportja a földieknél szélsőségesebb fizikai-vegyi körülményeket is elviselne[*]

A BBTE Biológia és Geológia Karának oktatója dr. Horia L. Banciu is részt vett abban a nemzetközi kutatásban, mely annak lehetőségét vizsgálta, hogy bizonyos hipersós vízi környezetekben élő halofil, azaz sókedvelő mikroorganizmusok képesek lennének-e a földieknél szélsőségesebb fizikai-vegyi körülmények között is megélni, anyagcserét folytatni és szaporodni. A cikk négy kontinens (Észak-Amerika, Európa, Ázsia és Ausztrália) kutatóintézeteinek együttműködésével készült, és a világ egyik legelismertebb mikrobiológiai szakfolyóirata, az FMES Microbiology Reviews adta közre.

A tanulmány központi fölvetése szerint azok a hipersós, magas NaCl-koncentrációjú vízi közegek, amelyekre fizikai-vegyi értelemben az élet határterületeiként tekintünk, tulajdonképpen csak mérsékelt környezeteknek számítanak, amit a bennük föllelhető halofil mikroorganizmusok változatossága és sokasága támaszt alá. A kutatók szerint ezek a mikroorganizmusok képesek lennének aktívak maradni a földieknél szélsőségesebb körülmények között is, például a naprendszerünk olyan égitestein, mint a Mars, az Európé vagy az Enceladus.

A halofil mikroorganizmusok mikroszkopikus méretű baktériumok, archeák, egysejtű algák, egyéb egysejtűek, gombák, melyek tökéletesen alkalmazkodtak a hipersós vízi környezetekhez. A hipersós környezetben való élet egyik legnagyobb kihívását az jelenti, hogy a Na+ és a Cl ionok elektrosztatikus kölcsönhatása gátolja a vízmolekulákat abban, hogy részt vegyenek bizonyos anyagcserefolyamatokban. A sónak ez a tulajdonsága áll bizonyos élelmiszerek konyhasóval történő konzerválása hátterében, de olyan betegségek mögött is, melyek kiszáradáshoz vezetnek a vérben oldott só magas koncentrációja miatt. Akárcsak a –18 °C alatti, illetve +121 °C fölötti hőmérséklet vagy a 19%-osnál magasabb etanol-koncentráció, a telített sóoldat termodinamikai szempontból korlátozza az anyagcserefolyamatokat, a víz megszűnik oldószerként vagy a reprodukció közegeként viselkedni, ami szélsőséges esetben a sejt életfunkcióinak leállásához, majd a sejt elhalásához vezet.

A Földön számos olyan ökoszisztéma létezik, amely sótartalmát tekintve majdnem eléri az oldhatóság felső határát (azaz közel 35% százalékos NaCl-oldat): tavak, ingoványok, a tengeri só napenergiával való kicsapatására használt medencék. Romániában leginkább az Erdélyi-medencében (Torda, Vízakna vagy Szováta környékén) és az Előkárpátokban (a Prahova megyei Slănicben és a Bákó megyei Szlanikfürdőn) találunk olyan tavakat, amelyek hipersós ökoszisztémáknak tekinthetők, a Horia L. Banciu vezette hazai csapat ezek élővilágát vizsgálta. A vizsgálatok mind a négy kontinensen azt mutatták, hogy ezekben az ökoszisztémákban nagyon is pezsgő, folyamatos és változatos mikrobiális élet zajlik, szemben azzal a közkeletű elképzeléssel, miszerint a nagyon magas NaCl-koncentrációjú közegekben semmi sem képes megélni.

Tekintetbe véve a halofil mikrobák genetikai és fiziológiai sajátosságait, evolúciós történetét, széles elterjedtségét, faji változatosságát, anyagcserefolyamataik alkalmazkodóképességét, valamint azt a hipotézist, miszerint a bolygón az első egysejtűek sósvízi környezetben jelentek meg és fejlődtek ki, a szerzők amellett érvelnek, hogy bizonyos egysejtű halofileket (pl. Halorhodospira sp., Halobacterium sp.), illetve xerofil penészgombákat (Aspergillus sp., Xeromyces sp.) sikerrel lehetne tenyészteni a víz termodinamikai lehetőségeinek legalsó határain is, tehát a földitől eltérő, annál szélsőségesebb geoklimatikus és ásványi viszonyok között. A további vizsgálódások komoly asztrobiológiai távlatokat számára nyithatnának utat, állítják a tanulmány szerzői.

[*] Callum J. D. Lee et alii (2018): NaCl-saturated brines are thermodynamically moderate, rather than extreme, microbial habitats. FMES Microbiology Reviews, 2018. szeptember, 672–693.

(Halofil archeák mikroszkóp alatt. Forrás: http://www.bio.miami.edu/dana/160/160S14_11.html)

A tanulmányismertetőt Serestély Zalán szerkesztette.