Tim istraživača sa univerziteta u Tibingenu i Getingenu otkrio je da bi određeni minerali sa karakterističnim oblicima mogli ukazivati na aktivnost bakterija u hidrotermalnim otvorima – ili crnim pušačima – u dubokom okeanu pre nekoliko milijardi godina.
Ovo predstavlja veliki korak u našem razumevanju porekla života. Studija koju su vodili Eric Runge i profesor Jan-Peter Duda (sada oba na Univerzitetu u Getingenu) i profesori Andreas Kappler i dr Muammar Mansor, geomikrobiolozi sa Univerziteta u Tibingenu, objavljena je u časopisu Communications Earth & Environment.
Geološki zapisi pokazuju da topli izvori postoje na našoj planeti najmanje 3,77 milijardi godina. Istraživači smatraju da su, zbog svojih izuzetno dinamičnih fizičkih i hemijskih uslova, sistemi toplih izvora mogli dovesti do organskih materija i prvog života na Zemlji. Smatra se da slični sistemi postoje i na drugim planetama u našem solarnom sistemu, što sugeriše da bi i tamo mogao postojati život.
„Da bismo razumeli kako je život nastao, pratimo evoluciju mikroorganizama unazad milijardama godina. Da bismo to uradili, tražimo tragove života, koje nazivamo biosignature, u najstarijim stenama na zemlji“, objašnjava Erik Runge, koji je sproveo istraživanje na Univerzitetu u Tibingenu u radnoj grupi Emi Noeter koju je predvodio Jan-Peter Duda pre nego što su se oba naučnika preselila na Univerzitet u Getingenu.
Runge kaže da nije uvek jasno da li su minerali u stenama nastali delovanjem živih organizama kao što su mikroorganizmi ili isključivo hemijskim i fizičkim procesima. „Unaprjeđujemo našu potragu za biosignaturama, stičući bolje razumijevanje o tome kako se biološki formirani minerali mijenjaju tokom dugih geoloških perioda“, kaže on.
Jedna posebno obećavajuća biosignatura je mineral gvožđe-sumpor pirit — „zlato budale“ — koji ima u izobilju u hidrotermalnim otvorima na dnu okeana. Pirit se može formirati direktno ili sekundarno iz mineralnog magnetita kada reaguje sa tečnostima bogatim sumporom koje se nalaze sa njim. Ono što je najvažnije, javlja se u različitim oblicima.
„U našim analizama, pirit u svom karakterističnom sfernom obliku pokazao se posebno zanimljivim, sa strukturom sličnom onoj kod maline“, izvještava Andreas Kappler. „U ovom obliku se formirao samo kada je početni materijal – magnetit – formiran od bakterija koje redukuju gvožđe.“
U nedostatku vazduha, određene bakterije mogu da rastu i stvaraju energiju prenoseći elektrone iz svoje hrane, ne na kiseonik – kao što to rade ljudi i druge životinje – već na oksidovano gvožđe. Ovo se smanjuje i može se formirati magnetit; proces koji je rasprostranjen u današnjim hidrotermalnim otvorima na dnu okeana.
U eksperimentu, istraživački tim je sada simulirao kako magnetit reaguje hemijski sa tečnostima bogatim sumporom koje se tamo proizvode. Da bi to uradili, uzeli su i nebiološki formirani magnetit i magnetit formiran biološki u bakterijskim kulturama i izložili ih odvojeno uslovima koji vladaju u ekstremnim staništima današnjih bakterija koje formiraju magnetit oko crnih pušača.
„Primijetili smo da su i nebiološki i biološki magnetit u velikoj mjeri rastvoreni u roku od nekoliko sati. Međutim, naša istraživanja pomoću skenirajućeg elektronskog mikroskopa, koja su sprovedena u Tubingen Structural Microscopi Core Faciliti (TSM), pokazala su da su kristalni oblici proizvodi transformacije značajno su se razlikovali nakon nekoliko nedelja“, izveštava Runge.
„Dok su se kristali pirita – razgranati i oblikovani kao jele – formirali u eksperimentima sa nebiološkim magnetitom, pirit u eksperimentima sa biološkim magnetitom je bio sferičniji.“ Takvi sferni pirit mogu poslužiti kao fosilni dokaz za rani život bakterija, kaže Kapler, „posebno u najstarijim stenama koje su formirali topli izvori na našoj planeti“.
„Međutim, istraživanje biosignatura nije relevantno samo za dešifrovanje istorije života na Zemlji“, kaže Jan-Peter Duda. „Vreli izvori, slični onima na dnu okeana, mogli bi se pojaviti na primer na Saturnovom mesecu Enceladu. Ako tamo ima života, najverovatnije su to mikroorganizmi. Studije poput naše pružaju osnovu za prepoznavanje tragova takvih organizama.“
