Octopus Spring ซึ่งเป็นฤดูใบไม้ผลิความร้อนที่อ่างน้ำพุร้อนตอนล่างของอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนมีออกซิเจนในระดับที่สูงกว่าฤดูใบไม้ผลิหอยสังข์ที่อยู่ใกล้เคียง (Bill Wight CA/Getty Images)
ชีวิตของจุลินทรีย์ในอ่างน้ำพรก2อันล่างของเยลโลว์สโตนอาจมีเบาะแสต่อวิวัฒนาการของการแสวงประโยชน์จากการใช้ออกซิเจนในชีวิตตามการวิเคราะห์ล่าสุดโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐมอนทาน่า
Tเขาอาศัยอยู่ในปลาหมึกยักษ์และน้ำพุหนยน้ำของลุ่มน้ำอาศัยอยู่ในโครงสร้าง 'ลำธาร' ของเจลาตินที่เหมือนเจลาตินซึ่งเลื้อยอย่างดุเดือดในกระแสน้ำร้อนแรงซึ่งลอยอยู่รอบ 88 องศาเซลเซียส (190 องศาฟาเรนฮีท์)ทางพันธุกรรมคล้ายกับแบคทีเรียโบราณและ Archaea, Tการดำรงอยู่ของทายาทเป็นหน้าต่างสู่ซุปดึกดำบรรพ์ที่ชีวิตเกิดขึ้น
ในขณะที่ชุมชนจุลินทรีย์เหล่านี้มีลักษณะหลายอย่างสภาพแวดล้อมของสปริงนั้นแตกต่างกันไปในรูปแบบพื้นฐานไม่กี่วิธี
Octopus Spring มีระดับที่สูงกว่ามาก (เกี่ยวกับออกซิเจนละลาย 20 micromolar)กว่าฤดูใบไม้ผลิใกล้เคียงที่มีน้อยกว่าออกซิเจนที่ละลายใน 1 ไมโครเมตรเกือบจะไม่มีเลย
ในขณะเดียวกันสปริงหัด(มากกว่า 120 micromolar)กว่าปลาหมึกยักษ์สปริง(น้อยกว่า 2-3 micromolar)-
ความแตกต่างทางเคมีเหล่านี้หมายถึงการเปรียบเทียบระหว่างชุมชนในแต่ละฤดูใบไม้ผลิสามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าชีวิตรอดชีวิตมาได้อย่างไร - และตลอด -เหตุการณ์ออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม(Goe) บรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจนเกือบจะเต็มไปด้วยก๊าซที่เราโปรดปรานเมื่อประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อน
จุลินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดของโลกไม่ต้องสงสัยเลยว่าได้พัฒนาวิธีการสานออกซิเจนในชีวเคมีของพวกเขาก่อน แต่การปรากฏตัวของออกซิเจนโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงจะเรียกร้องวิวัฒนาการของกลยุทธ์การป้องกันใหม่ทั้งหมด
ยิ่งไปกว่านั้นในความเข้มข้นของซัลไฟด์ที่มีความเข้มข้นสูงสามารถปิดกั้นเครื่องจักรการหายใจในสิ่งมีชีวิตแอโรบิกในปัจจุบันในปัจจุบันตั้งคำถามเพิ่มเติมว่าชีวิตโบราณในน้ำพุร้อนอาจพัฒนาขึ้นเพื่อต่อสู้และใช้ประโยชน์จากระดับออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น
ด้วยระดับออกซิเจนและซัลไฟด์ที่แตกต่างกันอย่างมากสปริงถือได้ว่าเป็นพร็อกซีสำหรับชีวิตทั้งสองข้างของ Goe ทำให้นักวิจัยมีพื้นที่ที่สมบูรณ์แบบที่จะขุดหาเบาะแสเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญนี้
การศึกษานำโดยนักธรณีวิทยา Bill Inskeep ซึ่งได้ศึกษาจุลินทรีย์ที่รักความร้อนของเยลโลว์สโตนมาตั้งแต่ปี 2542
“ มันเป็นเรื่องยากมากที่จะทำซ้ำการทดลองประเภทนี้ในห้องปฏิบัติการลองจินตนาการว่าพยายามสร้างลำธารน้ำร้อนด้วยออกซิเจนและซัลไฟด์ในปริมาณที่เหมาะสม”บอกว่า-
“ และนั่นคือสิ่งที่ดีมากเกี่ยวกับการศึกษาสภาพแวดล้อมเหล่านี้เราสามารถทำการสังเกตเหล่านี้ในสภาพธรณีเคมีที่แน่นอนซึ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จำเป็นต้องเจริญเติบโต”
โดยการวิเคราะห์ยีนตัวอย่างของจุลินทรีย์และผลิตภัณฑ์ของพวกเขาทีมสามารถเปรียบเทียบความหลากหลายของจุลินทรีย์และกิจกรรมการหายใจในสปริงทั้งสอง
-ชุมชนลำธารมีโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่พอที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า "Inskeep เขียนไว้ธรรมชาติชุมชนวิจัย-
"Tความเป็นจริงทางกายภาพของเขาแจ้งให้เราทราบว่าการแลกเปลี่ยนก๊าซเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเติบโตที่เหมาะสมซึ่งได้รับอิทธิพลเพิ่มเติมจากการสั่นอย่างรวดเร็วของโครงสร้างเส้นใยขนาดใหญ่ที่สร้างความปั่นป่วนและน่าจะเพิ่มอัตราการแลกเปลี่ยนก๊าซกับบรรยากาศ "
ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูงกว่าของ Octopus Spring มีความหลากหลายของจุลินทรีย์ที่หิวโหยออกซิเจนซึ่งต้องกินสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เพื่อความอยู่รอด (แทนที่จะทำอาหารของตัวเองผ่านปฏิกิริยาทางเคมี
ในความเป็นจริงชีวิตใน Octopus Spring นั้นมีความหลากหลายมากขึ้นโดยทั่วไป และเกือบทั้งหมดจุลินทรีย์มียีนที่ใช้งานอยู่สำหรับการหายใจออกซิเจน
แต่ถึงแม้จะอยู่ในซัลฟิดิคสปริงที่มีปัญหาการหายใจไม่ออกซึ่งมีความหลากหลายของจุลินทรีย์ต่ำกว่าภายใน "แย่มาก"ลำธารศักยภาพในการใช้ออกซิเจนดูเหมือนจะแฝงอยู่
ความหลากหลายของเอนไซม์ที่คลี่ออกซิเจนโดยการเพิ่มไฮโดรเจนถูกพบในกลุ่มประชากรที่พบมากที่สุดและผลิตในสปริงทั้งสอง อย่างมีนัยสำคัญเอนไซม์ที่มีความสัมพันธ์สูงสุดสำหรับออกซิเจนจะแสดงออกเฉพาะในที่อยู่อาศัยที่มีความเข้มข้นสูงของซัลไฟด์
-ออกซิเจนที่มีความสัมพันธ์สูงเหล่านี้มีการใช้งานที่ระดับ nanomolar ของออกซิเจนและอธิบายการถอดรหัสสูงที่สังเกตได้ภายใต้สภาวะซัลฟิดิคของหอยสังข์สปริง "การดูแลรักษาเขียน-
ผลการศึกษาของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์โบราณที่รักความร้อนเหล่านี้ในระดับออกซิเจนมักจะต่ำเกินไปที่จะสนับสนุนงานดังกล่าวในสภาพที่เราคิดว่าวันนี้คิดว่าเป็นพิษเกินไป และถ้าพวกเขาสามารถทำได้ทำไมไม่เป็นรูปแบบชีวิตที่เกิดขึ้นก่อนเหตุการณ์ออกซิเดชันครั้งใหญ่?
อาจไม่ได้ทำงานอะไรมากมายในยุคแรก ๆ ของโลก แต่การเผาผลาญแอโรบิกบางส่วนอาจคัดค้านออกซิเจนเพียงพอที่จะส่งผ่านยีนที่วันหนึ่งจะเจริญเติบโตในบรรยากาศที่อุดมไปด้วยออกซิเจน
ดังนั้นครั้งต่อไปที่คุณสนุกกับการหายใจเข้าลึก ๆ โปรดจำไว้ว่ามันไม่ง่ายเลยเสมอไป
การศึกษาถูกตีพิมพ์ในการสื่อสารธรรมชาติ-
