Microbiologie in hapklare porties
De grenzen van microben.
Microben zijn aangepast aan alle ecosystemen op Aarde, en daarmee ook plekken die wij mensen “extreme habitats” zouden noemen. Er zit leven in zure meren, rond hete geisers, onder koude gletsjers, en onder hoge druk op 10 km diepte in de oceaan. Als verzamelterm noemen we deze beestjes extremofielen of polyextremofielen, afhankelijk van of ze overleven in één of meerdere van dit soort extreme omstandigheden. Er was nog een debat gaande over of leven mogelijk is in een omgeving met de combinatie lage pH, hoge zoutconcentratie en hoge temperatuur – tot nu!
In hun onderzoek trokken Jodie Bellila en haar collega’s naar het geothermisch veld Dallol (Ethiopië). Op verschillende plekken in dit centrum van vulkanische activiteit zijn er extreme omstandigheden zoals een zuurgraad tot 0 (ons maagzuur komt niet lager dan pH = 1), een zoutconcentratie van minstens 30% (zoals de Dode Zee) en temperaturen tot voorbij het kookpunt van water (110 °C). Als er ergens polyextremofielen te vinden zijn, dan is het hier! Ter vergelijking: oppervlaktewater van een oceaan heeft pH = 8, een zoutconcentratie tussen 3% en 5% en een gemiddelde temperatuur van 17 °C.
Het team verzamelde monsters op verschillende plekken in Dallol en isoleerden het DNA voor sequencing om naar alle domeinen van het leven te zoeken (bacteriën, archaea en eukaryoten). Ze vonden veel extremofielen, met name archaea, op plekken met een hoge zoutgraad (>30%) maar geen andere extremen (pH = 6, T = 20-30 °C). Hoewel archaea in de meeste ecosystemen voorkomen, nemen ze vaak een extremofiele rol in. Deze resultaten bevestigen dat beeld.
De auteurs werden verrast door het resultaat dat de meest extreme gebieden van Dallol (pH < 3, temperaturen > 35 °C, zout > 30%) géén leven bevatten. Na uitgebreide pogingen om bacteriën in het lab te cultiveren of met microscopie te vinden, bleek de conclusie hetzelfde: Dallol is té extreem om in te leven.
De combinatie van lage zuurgraad én hoge zoutgraad lijkt te bepalen of een gebied bewoonbaar is of niet. De auteurs stellen dat evolutionaire aanpassingen aan zulke omstandigheden elkaar uitsluiten, onafhankelijk van de temperatuur. Een veelvoorkomend mechanisme om tegen een hoge zuurgraad te beschermen is bijvoorbeeld het concentreren van K+-ionen in de cel, maar als er buiten de cel óók een hoge concentratie zout heerst is het niet mogelijk om een concentratieverschil op te bouwen. In een volgend onderzoek zouden deze moleculaire mechanismen in kaart kunnen worden gebracht om de grenzen van het leven preciezer te kunnen definiëren.
Link naar het oorspronkelijke artikel: Belilla, J., Moreira, D., Jardillier, L. et al. Hyperdiverse archaea near life limits at the polyextreme geothermal Dallol area. Nat Ecol Evol 3, 1552–1561 (2019)
Featured image: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_hydrothermal_system_of_Dallol.png
Vertaald door: Steven Pilon
micro-bites.org 