Zrozumienie procesu adaptacji mikroorganizmów do warunków środowiskowych
Od dawna podejrzewano, że mikroorganizmy wykazują zdolność adaptacji do otaczającego je środowiska. Jest to szczególnie widoczne u mikroorganizmów zamieszkujących glebę, które zmuszone są do atakowania cząstek mineralnych w celu uwalniania z nich składników pokarmowych z grupy metali. Jednak ponieważ różne minerały cechują się zróżnicowaną zawartością pierwiastków metalicznych, a niektóre z nich trudniej wydobyć, życie w różnych rodzajach gleb oznacza dla mikroorganizmów skrajnie odmienne scenariusze. Aby lepiej poznać te zakładane zdolności adaptacyjne, badacze biorący udział w finansowanej ze środków unijnych inicjatywie Bio-Strategies sprawdzili, czy mikroorganizmy zmieniają swoją strategię ataku w oparciu o rodzaj minerałów, na których żyją. Czy zamiast kwasu mikroorganizmy mogą wytwarzać molekuły przyłączające się do metali? Czy potrafią zmieniać intensywność ataku w oparciu o początkowe rezultaty? Oto pytania, na które zespół badawczy starał się znaleźć odpowiedzi. Ważne odkrycia Przeprowadziwszy szereg doświadczeń, naukowcy doszli do dwóch istotnych wniosków. Po pierwsze odkryli, że mikroorganizmy koncentrują się na tych częściach cząstek mineralnych, w których proces ługowania nastręcza najmniej trudności. „W przypadku minerałów o pokroju płytkowym, takich jak miki, najsłabszym punktem okazała się krawędź płytek” – mówi jeden z badaczy uczestniczących w projekcie, dr Javier Cuadros. Po drugie zaobserwowano, że jeden z mikroorganizmów wykorzystany do prowadzonych doświadczeń – pewien gatunek grzyba – regulował intensywność ataku, dostosowując go do atakowanego minerału. W najbardziej skrajnym przypadku powierzchnia minerału znanego pod nazwą wermikulitu została całkowicie pozbawiona wszystkich metali za wyjątkiem krzemu. „Sądzimy, że przyczyną tego bardzo intensywnego ataku był fakt, iż grzyb poszukiwał potasu, którego ilość w wermikulicie jest bardzo niewielka” – wyjaśnia Cuadros. Wspomniane odkrycia są bardzo ważne, ponieważ pokazują, w jaki sposób bakterie i grzyby potrafią lokalizować składniki pokarmowe i reagować na te informacje. Pomagają także przedstawić zależność nadrzędnych form życia, takich jak rośliny, od mikroorganizmów. W istocie, jedną z części projektu poświęcono zbadaniu, czy składniki pokarmowe w postaci pierwiastków metalicznych uwalnianych przez bakterie i grzyby były następnie udostępniane roślinom rosnącym na tej samej glebie. Jako że wstępne rezultaty potwierdzają tę tezę, wszystko wskazuje na to, że mikroorganizmy nieżyjące w symbiozie z roślinami zaspokajają ich potrzeby pokarmowe poprzez uwalnianie pierwiastków z minerałów. „Mamy powody, aby sądzić, że wzajemne powiązania pomiędzy glebą mineralną, mikroorganizmami i roślinami są bardzo rozległe i złożone” – zauważa Cuadros. „Oczywiście, wspomniane powiązania sięgają również do królestwa zwierząt, a więc obejmują też ludzi, jednak aby ujawnić zawiłe współzależności w obrębie całych ekosystemów, musimy prowadzić badania krok po kroku”. Dziedzictwo na fundamentach twardych jak skała Jak twierdzi dr Cuadros, spuścizna projektu wniesie istotny wkład w teorię koewolucji skał i materii ożywionej na Ziemi. „Materia ożywiona kształtuje skały, natomiast skały kształtują aktywność biologiczną” – dodaje. „W tym kontekście projekt ten dostarczył doskonałego przykładu na to, jak podłoże mineralne, na którym żyją mikroorganizmy, wspiera ich biologiczną ewolucję w kierunku zróżnicowanych strategii żywieniowych”.
Słowa kluczowe
Bio-Strategies, mikroorganizmy, zdolność adaptacji, środowisko mineralne, ewolucja
