Na Antarktiku postoji malo jezero, koje se zove Duboko jezero, koje je toliko slano da ostaje bez leda tokom cele godine uprkos temperaturama do -20°C zimi. Arheje, jedinstvena vrsta jednoćelijskih mikroorganizama, uspevaju u ovom izuzetno hladnom okruženju.
Mikrobiologi sa Univerziteta Tehnološkog fakulteta u Sidneju (UTS) dr Jan Liao i vanredni profesor Iain Duggin, sa Australijskog instituta za mikrobiologiju i infekcije, proučavali su kako ovi jednostavni, drevni oblici života rastu i preživljavaju.
„Arheja je jedna od tri loze života, pored bakterija i eukarije (organizama čije ćelije imaju jezgro vezano za membranu, uključujući biljke i životinje). One su široko rasprostranjene i igraju ključnu ulogu u podržavanju Zemljinih ekosistema“, rekao je dr Liao.
Nova studija objavljena u Nature Communications, koju su vodili dr Liao i dr Džošua Ham sa Kraljevskog holandskog instituta za istraživanje mora, po prvi put pokazuje da se neke od ovih arheja ponašaju kao parazitski predatori koji brzo ubijaju svoje domaćine.
„One su manje proučavane i shvaćene od ostalih loza. Međutim, arheje daju naznake o evoluciji života na Zemlji, kao io tome kako bi život mogao postojati na drugim planetama. Njihova jedinstvena biohemija takođe ima obećavajuću primenu u biotehnologiji i bioremedijaciji.“
„Oni su pronađeni kako uspevaju u veoma kiselim vrelim izvorima, hidrotermalnim otvorima dubokog mora na temperaturama većim od 100°C, u hiperslanim vodama poput Mrtvog mora, kao i na Antarktiku“, rekao je dr Liao.
Arheje korišćene u studiji prikupljene su iz hladnog i hiperslanog Dubokog jezera na Antarktiku od strane profesora Ricarda Cavicchiolia, starijeg autora sa UNSV Sidneja, koji je u početku vodio ovaj projekat. Dr Liao i vanredni profesor Duggin su takođe putovali do australijskih ružičastih slanih jezera da sakupljaju arheje.
Unutar arheja postoji grupa pod nazivom DPANN arheje koje su mnogo manje od drugih arheja, sa veoma malim genomima i ograničenim metaboličkim mogućnostima. Studija otkriva da oni zavise od mikroba domaćina, posebno drugih arheja, da prežive.
„Ovo je prvi put da je takvo agresivno ponašanje primećeno kod arheja. Na mnogo načina, aktivnost je slična nekim virusima. To nas navodi da ponovo procenimo njihovu ekološku ulogu u okruženju Antarktika“, rekao je dr Ham.
Vrlo malo DPANN arheja je kultivisano u laboratoriji, a dr Liao i kolege su razvili nove tehnike, uključujući jedinstveno bojenje uzoraka, živu fluorescentnu mikroskopiju i elektronsku mikroskopiju, kako bi se vizuelizovali unutrašnji delovi ćelija domaćina i pratile interakcije između DPANN arheja i njihovi domaćini.
Dr Liao je obojio domaćina, arheona po imenu Halorubrum lacusprofundi, i parazitskog DPANN arheona Candidatus Nanohaloarchaeum antarcticus, necitotoksičnim bojama koje sijaju različitim bojama kada su izložene laserskoj svetlosti.
„Ovo nam je omogućilo da posmatramo organizme zajedno tokom dužeg perioda i identifikujemo ćelije po boji. Videli smo kako se paraziti DPANN vezuju, a zatim izgleda da se kreću u ćeliju domaćina, što dovodi do lize ćelije domaćina ili pucanja“, rekla je ona. .
Vanredni profesor Duggin je rekao da su predatori važni igrači u ekosistemima jer kada ubiju svoje domaćine, oni ne samo da se hrane, već i ostatke ćelija domaćina stavljaju na raspolaganje drugim organizmima da se njima hrane.
„Ovo omogućava drugim mikrobima da rastu i sprečava organizam domaćina da gomila hranljive materije. Čini se da DPANN arheje koje smo istraživali igraju mnogo značajniju ulogu u ekosistemima nego što smo shvatili. Parazitski ili infekcijski način života ovih arheja može biti uobičajen.“
Dr Liao je rekla da njeno buduće istraživanje ima za cilj da istraži arheje za biomedicinske i biotehnološke primene. Iako nije pronađeno da arheje izazivaju bolest, one bi i dalje mogle uticati na dobrobit. Arheje su takođe odgovorne za emisije metana iz stoke, tako da bi veće poznavanje arhealnog načina života moglo biti korisno u borbi protiv klimatskih promena.
Istraživanje je bilo međunarodna saradnja u kojoj su učestvovali UTS, Kraljevski holandski institut za istraživanje mora, UNSV Sidnej, MRC Laboratorija za molekularnu biologiju u Kembridžu i Univerzitet u Oksfordu.
