Extremofilní organismy

Extremofilní organismy

Na Zemi žije řada tvorů, kteří si v ničem nezadají s mimozemšťany. Tolerují, ba dokonce vyhledávají prostředí pro nás smrtelně nebezpečná. Žijí v roztocích jedovatých chemikálií, kyselin a hydroxidů, v jaderných reaktorech či enormních teplotách. Prostředí, kde se líbí nám, je pro ně naopak mnohdy krajně nepříznivé, ba smrtící. Žijí na stejné planetě, a přesto jsou tak cizí, že nad nimi rozum zůstává stát.

Je toho jen málo, co život ve své rozmanitosti nedokáže.

Zde jsou některé obzvláště neuvěřitelné  rekordy, sebrané z různých zdrojů.

 

·  Nejvyšší teplota: 121ºC. Poslední rekord drží „horká novinka“ zvaná prozatím kmen 121. V této teplotě žije a rozmnožuje se na dně Pacifiku. Jeho metabolismus využívá železo.
Předchozí rekord, 113ºC, držel Pyrolobus fumarii
ze skupiny Crenarchaeota, pocházející ze sirných vývěrů, společně s druhem Pyrococcus furiosus ze sopečného ostrova v Itálii, ale bylo naznačeno, že mohou existovat i odolnější organismy. Za teoretický limit se považuje 140 - 160ºC, i když vysoký tlak by mohl vliv teploty zmírňovat.
O možnosti, že bakterie mohou přežít i v teplotách kolem 400ºC, se zmiňují mj. na
http://online.anu.edu.au/BoZo/backwell5/deepsea.htm. Považuji tento údaj za nepotvrzený.
Mnohoštětinatí červi Alvinella vydrží 70-80°C. Někteří bičíkovci žijí i při 70°C. Pouštní mravenci (Cataglyphis bicolor) přežijí až 55°C.

·  Nejnižší teplota: -15ºC, Cryptoendolithotrophs, Antarktis. Chvostoskoci jsou odolní proti zmrznutí a jsou aktivní i pod bodem mrazu, a to až do -10ºC. Pomáhá jim k tomu glycerol a další látky v těle. Mnozí členovci přežijí v klidovém stavu i -60ºC. Někteří skokani a ocasatí obojživelníci přežijí dlouhodobé zmražení.

·  Nejnižší teploty pro fotosyntézu: -20°, Prasiola crispa.  

·  Nejvyšší teploty pro fotosyntézu: Eukaryotní Cyanidium fotosyntetizuje  i při 60°C. Fototrofní bakterie patrně vydrží i 75°C.

·  Fotosyntéza ve tmě: Fotosyntetizující zelené sirné bakterie byly nalezeny i v naprosté tmě poblíž hydrotermálních vývěrů v Tichém oceánu u pobřeží Mexika. K životu jim stačí extrémně slabé světlo (využívají fotony jen ve viditelném oboru spektra, nikoli infračervené) vyzařované žhavými horninami a vodou. Patrně mají specifický systém pomocných barviv, který jim umožňuje lapat fotony i v téměř zcela temném prostředí. Přitom se zdá, že jde o „nedávné“ potomky zbloudilých povrchových bakterií, nikoli o kované specialisty. Tento typ fotosyntézy se může ukázat běžnějším než si myslíme.
http://www.interwebnet.co.uk/exit.php?id=1066
http://www.livescience.com/animalworld/050622_extreme_creature.html

·  Nejvyšší úroveň radiace: Deinococcus radiodurans. Přežije enormní dávky ozáření, žije i v blízkosti jaderných zařízení. Vydrží bez problémů dávku 5000 Gy, 40% jedinců zvládne dokonce i 15 000 Gy.
Pro srovnání, člověk onemocní již při 2 Gy a 6 - 10 Gy se považuje za letální dávku. Běžné bakterie nepřežijí více než 60 Gy. 
Z mnohobuněčných vedou členovci, třeba švábi a štíři se svými 900 Gy a želvušky s 5700 Gy rentgenových paprsků.

·  Vyschnutí: Bakteriální spory, lišejníky, želvušky, vajíčka některých vodních členovců (žábronožky).

·  Koncentrované roztoky solí: Halofilní organismy, například halobakterie, Dunaliella. Přežijí i v 30% roztoku soli.

·  Zásady: pH 10,5. Rekord drží Natronobacterium, Bacillus firmus a Spirulina.

·  Kyseliny: pH 0. Například Cyanidium (eukaryotická řasa), Ferroplasma. Zejména jeskynní organismy v sádrovci.
Archebakterie rodu Picrophilus přežijí dokonce i pH –0,06.

·  Čistý CO2: Cyanidium caldarium.

·  Koncentrace těžkých kovů: Ferroplasma, Ralstonia.

·  Nejhlouběji: 4 km pod zemí a 12 km hluboko v moři (Marianský příkop).

·  Tlak: Až 140 Mpa. (Mezi 300 – 500 Mpa začínají denaturovat proteiny, nad 800 Mpa i nukleové kyseliny.)
Kmen MT41 z Marianského příkopu neroste při tlaku nižším než 50 MPa, optimum má při 70 a maximum určitě výše než při 110 MPa, což je tlak v nejhlubším bodě oceánu.

·  Gravitace: Bakterie bez problémů zvládnou desetitisíce, ba po určitou dobu i statisíce g, prvoci 1000 g. Hmyz, který dokáže uzvednout mnohanásobek vlastní váhy, též zvládá přetížení pro člověka smrtelná. Kovařík při skoku zažívá přetížení až 400 g bez sebemenších problémů. Pro srovnání, člověk krátkodobě vydrží jen 5-6 g.

·  Nejdelší latentní život: 250 milionů let – spory bakterií ze solných uloženin v Novém Mexiku. 20 - 40 milionů let - oživené bakterie z jantaru.

·  Přežití v kosmu: Bacillus subtilis přežil v simulovaných kosmických podmínkách šest let, Streptococcus mitus přežil nechráněn na Měsíci (na sondě Surveyor III) po tři roky. Bakterie přežívají nepříznivé podmínky v podobě spor, které jsou obaleny odolnou vrstvou a navíc kompletně nečinné a vysušené, jejich obsah DNA je stabilizován speciálními proteiny. Nevadí jim vakuum ani extrémní teploty, i proti radiaci vykazují zvýšenou odolnost. Pokud by byly stíněny byť jen tenkou vrstvou kamene či půdy, mohly by přežít značně dlouho.

·  Nejodolnější živočichové: Želvušky jsou drobní příbuzní členovců o velikosti 0,1 – 1,5 mm. Najdeme je úplně všude, včetně extrémně chladných či suchých oblastí, nejčastěji však ve vodě nebo alespoň vlhku, například v mechu nebo v porostech lišejníků. Ačkoli jsou to zvířátka všudypřítomná, nejsou zpravidla pouhým okem vidět a jsou velice málo prozkoumaná. To však neznamená, že nestojí za pozornost.
Přežijí vysoké teploty do 150°C (po dobu několika minut), mráz –272,8°C, obrovské tlaky až 600MPa, dlouhodobé zamrznutí, ozáření rentgenovými paprsky do 5700 Gy a jsou schopny žít i sto let. Odolají i vakuu. Nepříznivé podmínky přečkávají zásadně v anabióze, kdy zcela vyschnou a buňky stabilizují cukrem. Pro aktivní život ovšem samozřejmě potřebují kyslík a dostatek vlhkosti, a v tomto nepřipraveném stavu je samozřejmě i ostatní extrémní vlivy mohou snadno udolat.
http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artjun00/mmbearp.html
http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artmay99/dwbear.html

Vakuu, suchu a radiaci odolají samozřejmě i klidová stádia četných dalších organismů.

Želvuška. Pod roztomilým názvem se skrývá tvor až děsivě odolný.

 

 

Náš život je dimenzovaný na průměrné podmínky na naší planetě, v nichž se vyvíjel, jimž se přizpůsobil, kde je nejpočetnější a nejrozmanitější. Přesto se však jeho zástupci dokázali adaptovat na podmínky diametrálně odlišné, extrémní. Přitom všechny tyto organismy jsou s námi „jedné krve,“ mají tedy stejné látkové složení a obsahují DNA jako my.

Je tedy nanejvýš logické myslet si, že život vzniklý z více či méně odlišných základů v prostředí pro nás extrémním může být na toto prostředí dokonale optimalizován – pro něj by takové podmínky byly normou, a nikoli extrémem.

Na „nehostinné“ planetě, třeba vroucím světě s oceány kyselin, kde by z našich organismů přežili jen ty nejodolnější, mohla klidně vzniknout i vyspělá civilizace – nevidím důvod myslet si opak.

To, zda je prostředí přívětivé anebo vražedné, je totiž subjektivní záležitostí toho, kdo se dívá. Zkusme tedy chvíli nazírat vesmír očima želvušek nebo bakterií, a nikoli moderního člověka!

 

Odkazy:

http://www.interwebnet.co.uk/exit.php?id=1066
http://www.livescience.com/animalworld/050622_extreme_creature.html