Naukowcy dokonali niezwykłego osiągnięcia, przywracając do życia jednokomórkowe glony z gatunku Skeletonema marinoi, które spoczywały w osadach dennych Morza Bałtyckiego przez blisko 7000 lat. To odkrycie rzuca nowe światło na zdolności przetrwania mikroorganizmów w ekstremalnych warunkach i otwiera perspektywy dla badań w różnych dziedzinach nauki.

Charakterystyka okrzemek

Okrzemki (Bacillariophyta) to mikroskopijne, jednokomórkowe glony, które odgrywają kluczową rolę w ekosystemach wodnych. Ich komórki otoczone są krzemionkowymi pancerzykami o różnorodnych, symetrycznych kształtach, co czyni je obiektem zainteresowania biologów i ekologów. Okrzemki są głównym składnikiem fitoplanktonu i szacuje się, że odpowiadają za produkcję od 20% do 50% tlenu na Ziemi. W niesprzyjających warunkach środowiskowych potrafią przechodzić w stan spoczynku, tworząc formy przetrwalnikowe z minimalnym metabolizmem, co umożliwia im przetrwanie w trudnych warunkach przez długi czas.

W 2021 roku zespół badaczy pod kierownictwem dr Sarah Bolius z Instytutu Leibniza ds. Badań Morza Bałtyckiego w Warnemünde przeprowadził ekspedycję badawczą na pokładzie statku Elisabeth Mann Borgese. Podczas tej wyprawy pobrano próbki osadów z głębokości 240 metrów we wschodniej Głębi Gotlandzkiej, regionie położonym między wyspą Gotlandią a wybrzeżem Łotwy. Analiza tych osadów, reprezentujących okres około 7000 lat, pozwoliła na identyfikację i izolację żywych komórek Skeletonema marinoi. Po umieszczeniu ich w sprzyjających warunkach laboratoryjnych, glony te odzyskały pełną zdolność do fotosyntezy i rozmnażania, co świadczy o ich niezwykłej zdolności do przetrwania w ekstremalnych warunkach przez tysiąclecia.

Mechanizmy przetrwania Skeletonema marinoi

Zdolność Skeletonema marinoi do przetrwania w osadach dennych przez tak długi czas bez dostępu do światła i tlenu sugeruje istnienie unikatowych mechanizmów adaptacyjnych. Badania genomowe i transkryptomiczne tego gatunku wskazują na obecność genów odpowiedzialnych za tworzenie form przetrwalnikowych oraz efektywne systemy naprawy DNA. Te mechanizmy pozwalają okrzemkom na wytrzymywanie stresu oksydacyjnego i innych niekorzystnych warunków środowiskowych. Dalsze badania nad tymi procesami mogą dostarczyć cennych informacji na temat ewolucji strategii przetrwania mikroorganizmów morskich.

Odkrycie zdolności Skeletonema marinoi do długotrwałego przetrwania w stanie uśpienia ma potencjalne zastosowania w różnych dziedzinach nauki i technologii. W biotechnologii, zrozumienie mechanizmów przetrwania tych okrzemek może przyczynić się do opracowania nowych metod konserwacji kultur mikroorganizmów czy produkcji biopaliw. W astrobiologii, badania nad S. marinoi mogą dostarczyć wskazówek dotyczących możliwości istnienia życia w ekstremalnych warunkach na innych planetach, gdzie organizmy musiałyby przetrwać długie okresy w stanie uśpienia w nieprzyjaznym środowisku.

Znaczenie dla ekologii i nauk kryminalistycznych

Okrzemki, takie jak Skeletonema marinoi, odgrywają istotną rolę w ekosystemach wodnych, wpływając na cykle biogeochemiczne i produkcję pierwotną. Ich zdolność do przetrwania w osadach dennych może wpływać na strukturę i funkcjonowanie dawnych ekosystemów morskich. Ponadto, analiza obecności okrzemek w próbkach środowiskowych znajduje zastosowanie w kryminalistyce, m.in. w diagnozowaniu przyczyn utonięć czy identyfikacji miejsc przebywania osób, co podkreśla interdyscyplinarne znaczenie tych mikroorganizmów.

Źródła: sciencenewstoday.org, prenumeruj.forumakademickie.pl, journals.asm.org