Ένα νέο είδος ζωής: Κύτταρα στο υπέδαφος που παράγουν οξυγόνο χωρίς φως.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν νέο τύπο κυττάρων που μπορούν να παράγουν οξυγόνο χωρίς φως, στα σκοτεινά βάθη της Γης. Αυτά τα κύτταρα, που ονομάζονται “κύτταρα σκοτεινού οξυγόνου” ή DOCs (Dark Oxygene Cells), αποτελούν ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα του πώς η ζωή μπορεί να προσαρμοστεί σε ακραία περιβάλλοντα και προκαλούν την κατανόησή μας για τα όρια της ζωής.
Η ανακάλυψη έγινε από ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, οι οποίοι μελετούσαν μικρόβια στο βαθύ υπέδαφος της λεκάνης Witwatersrand στη Νότια Αφρική. Η λεκάνη Witwatersrand είναι ένας από τους παλαιότερους και βαθύτερους γεωλογικούς σχηματισμούς στη Γη, που χρονολογείται πριν από περισσότερα από 3 δισεκατομμύρια χρόνια. Επίσης, φιλοξενεί μερικούς από τους πιο ποικιλόμορφους και αρχαίους μικροοργανισμούς στον πλανήτη, οι οποίοι επιβιώνουν απουσία ηλιακού φωτός, οξυγόνου και οργανικού άνθρακα.
Οι ερευνητές συνέλεξαν δείγματα νερού και πετρωμάτων από γεωτρήσεις που έφτασαν μέχρι και 4 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια. Προς έκπληξή τους, βρήκαν ενδείξεις κυττάρων που παρήγαγαν οξυγόνο διασπώντας μόρια νερού, χρησιμοποιώντας ένα ένζυμο που ονομάζεται υδρογενάση.
Η υδρογενάση είναι ένα ένζυμο που μπορεί να καταλύσει την αντιστρεπτή αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και νερού, παράγοντας είτε αέριο υδρογόνο είτε αέριο οξυγόνο, ανάλογα με τις συνθήκες. Η υδρογενάση βρίσκεται συνήθως σε αναερόβια βακτήρια και αρχαιοβακτήρια, τα οποία τη χρησιμοποιούν για την παραγωγή υδρογόνου ως πηγή ενέργειας. Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ορισμένα από τα κύτταρα στη λεκάνη Witwatersrand χρησιμοποιούσαν την υδρογενάση για να παράγουν οξυγόνο αντ’ αυτού, σε μια διαδικασία που δεν απαιτεί φως ή φωτοσύνθεση.
Οι ερευνητές υπέθεσαν ότι αυτά τα κύτταρα χρησιμοποιούσαν το οξυγόνο ως τελικό δέκτη ηλεκτρονίων, πράγμα που σημαίνει ότι μετέφεραν ηλεκτρόνια από οργανικά μόρια στο οξυγόνο, παράγοντας ενέργεια και νερό. Αυτό είναι παρόμοιο με το πώς οι αερόβιοι οργανισμοί, όπως οι άνθρωποι και τα φυτά, χρησιμοποιούν το οξυγόνο για να αναπνεύσουν. Ωστόσο, σε αντίθεση με τους αερόβιους οργανισμούς, οι οποίοι λαμβάνουν οξυγόνο από τον αέρα ή το νερό, αυτά τα κύτταρα παρήγαγαν το δικό τους οξυγόνο από το νερό.
Οι ερευνητές ονόμασαν αυτά τα κύτταρα “κύτταρα σκοτεινού οξυγόνου” ή DOC, επειδή παράγουν οξυγόνο στο σκοτάδι. Υπολόγισαν ότι τα DOCs θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν έως και το 10% της συνολικής μικροβιακής βιομάζας στη λεκάνη Witwatersrand και ότι θα μπορούσαν να παράγουν έως και το 0,1% της παγκόσμιας ροής οξυγόνου. Υποστήριξαν επίσης ότι τα DOCs θα μπορούσαν να είναι ευρέως διαδεδομένα σε άλλα βαθιά υπόγεια περιβάλλοντα σε όλο τον κόσμο και ότι θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στους βιογεωχημικούς κύκλους και στην αστροβιολογία.
Η ανακάλυψη των DOCs είναι ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα του πώς η ζωή μπορεί να προσαρμοστεί σε ακραία περιβάλλοντα και να προκαλέσει την κατανόησή μας για τα όρια της ζωής. Δείχνει επίσης ότι υπάρχουν ακόμη πολλά να μάθουμε για την ποικιλομορφία και την εξέλιξη της ζωής στη Γη, και ενδεχομένως και πέρα από αυτήν.