Viaţă în condiţii extreme

Viaţa este un miracol încă foarte puţin cunoscut. Deşi biologia şi chimia s-au dezvoltat foarte mult în ultimele decenii pe baza rezultatelor şi tehnologiilor pe care ştiinţa le-a făcut posibile, totuşi, misterul şi caracteristicile organismelor vii este departe de a fi elucidat. În general, se consideră că viaţa organismelor este strâns legată de o serie de condiţii de mediu, cum ar fi prezenţa oxigenului, a apei sau a luminii. Întrucât experienţa directă ne sugerează că viaţa are nevoie de toate acestea pentru a supravieţui, ne este greu să acceptăm ideea că, în absenţa lor, vreun organism viu ar putea avea şanse de supravieţuire.

Cercetările din ultimele decenii au pus însă în valoare o listă întreagă de organisme ce dovedesc o putere extraordinară de supravieţuire, în condiţii de mediu extrem de ostile. Aceste organisme (denumite adesea extremofile) au fost depistate în medii dintre cele mai diverse, unele dintre ele putând să trăiască, dimpotrivă, abia în absenţa oxigenului şi a luminii.

Recent, descoperirile fac şi mai multă lumină în viaţa extremofilelor. Organisme foarte puţin cunoscute au fost depistate chiar la mii de metri adâncime, sub planşeele de pe fundul oceanelor. Caracteristicile acestor organisme sunt spectaculoase, iar procesele prin care ele reuşesc să supravieţuiască unui mediu atât de ostil reprezintă adevărate provocări pentru cercetarea actuală.

De ce „extremofile“?

Organismele extremofile s-au dovedit capabile să supravieţuiască în condiţii extreme. Ele provin din toate mediile şi au diverse forme şi mărimi. Simpla constatare a prezenţei lor într-un mediu considerat, în general, ostil pentru viaţă reprezintă o dovadă a faptului că modul nostru de înţelegere a diversităţii filogenetice trebuie lărgit mai mult.

Termenul „extremofile“ este, de altfel, relativ antropocentric. Omul judecă parametrii habitatelor (compoziţie chimică, presiune, temperatură), cum este şi firesc, după propriile condiţii de viaţă. Din acest motiv, ceea ce considerăm, în mod curent, a fi „extremofile“ se referă la organisme ce trăiesc în condiţii foarte diferite de cele în care trăim noi, în fiecare zi. Numele lor este alcătuit din sufixul phile, însemnând „iubitor de“, şi un prefix specific, cu trimitere la mediul lor de viaţă.

Trăiesc acolo unde nimeni nu ar putea supravieţui

Unele descoperiri din domeniu arată că există organisme pentru care oxigenul este cu adevărat otrăvitor, aceasta în condiţiile în care, pentru majoritatea covârşitoare a organismenlor vii cunoscute, oxigenul este o necesitate, dovedinde-se esenţial în toate procesele care întreţin metabolismul. De asemenea, în categoria organismelor extremofile sunt incluse multe alte tipuri de organisme, precum cele acidofile, care au preferinţă pentru un mediu bogat în acid, alcalofile - care preferă să crească în medii de viaţă cu un pH crescut, dar şi cele anaerobe, ce cresc în mediu sărac în aer. Mai mult chiar, există organisme ce pot creşte atât într-un mediu bogat în oxigen, dar şi în absenţa acestuia (ele sunt numite facultativ anaerobe). Dar există şi alte extremofile care nu pot să se dezvolte decât în absenţa oxigenului! În acest ultim caz, oxigenul, care, în mod normal, se dovedeşte esenţial pentru viaţă, inhibă creşterea, putând chiar ucide organismul. Există, de asemenea, endolite - organisme ce pot trăi în porii şi chiar în interiorul pietrelor, barifile sau piezofile - care trăiesc la presiuni hidrostatice foarte mari, dar şi termofile - ce pot trăi la temperaturi de până la 40 de grade Celsius. La extrem, există o serie de organisme hipertermofile, care pot trăi şi la temperaturi de până la 80 de grade Celsius. În fine, mai pot fi enumerate aici organisme toxitolerante (care pot trăi în medii nocive, ca cele intoxicate cu elemente radioactive), precum şi cele care pot trăi fără apă.

Toate aceste date ale biologiei ultimelor decenii cu privire la extremofile schimbă considerabil felul în care sunt înţelese şi reprezentate procesele viului, producând modificări majore la nivelul parametrilor şi condiţiilor care sunt, în mod comun, asociate dezvoltării vieţii.

Organisme care mănâncă ţiţei

Cercetători americani au descoperit, de curând, la mii de metri adâncime, sub planşeul de pe fundul mării, în largul ţărmului Santa Barbara, organisme unicelulare care consumă compuşi din ţiţei, aflate în pungile de hidrocarburi, la mari adâncimi sub planşeele de pe fundul oceanelor.

Cu adevărat, structura şi procesele care însoţesc viaţa acestor organisme sunt chestiuni spectaculoase, puţin cunoscute de ştiinţa recentă. Pentru a trăi în condiţii extrem de austere, aşa cum sunt cele aflate la mii de metri sub planşeul de pe fundul mării, este nevoie de un organism deosebit, înzestrat cu funcţii şi caracteristici cu totul speciale. Capacitatea de supravieţuire a acestor organisme este de-a dreptul remarcabilă! Investigând mostrele de sol preluate de la mari adâncimi, cercetătorii au descoperit că organismele extremofile ce trăiesc în solul de pe fundul mării, la adâncimi foarte mari, consumă uleiul din sol, eliberând un alt produs, anume gazul natural. Acesta este, de fapt, un întreg consorţiu de organisme - sunt unele care mănâncă petrol şi eliberează produse intermediare, care, la rândul lor, sunt convertite de către un alt grup de organisme în gaze naturale.

„Bucătăria“ extremofilelor produce petrol

Cea mai mare surpriză, afirmă unul dintre cercetătorii participanţi la program, a fost că unii microbi trăiesc fără oxigen şi pot mânca foarte mulţi compuşi care intră în alcătuirea ţiţeiului. Aceasta descoperire este un adevărat salt înainte în înţelegerea complexelor procese geochimice şi microbiologice care duc la naşterea petrolului, în straturile de la mari adâncimi.

Chiar dieta acestor organisme unicelulare este extrem de importantă, întrucât, prin „bucătăria“ lor, s-au născut imensele rezerve de hidrocarburi pe care omenirea le-a exploatat, în special în ultimul secol.

Festin bogat la mii de metri sub pământ

Dar cercetătorii arată că dieta acestor organisme unicelulare este mult mai diversă decât se credea anterior. Ele sunt capabile de hrană extrem de diversificată, consumând în medie 1000 din cei 1500 de compuşi descoperiţi. Există însă indicii că aceste organisme extremofile, ce trăiesc în bezna subterană de la mii de metri sub fundul mării, consumă chiar mai mulţi compuşi de acest fel din ţiţei. Chiar în mediul lor auster de viaţă, fără aer şi lumină, ele găsesc o diversitate de substanţe „nutritive“ ce depăşeşte multe dintre ecosistemele naturale de la suprafaţă!

Cercetarea a început cu şapte ani în urmă şi mare parte dintre teste au fost făcute la unul dintre cele mai bune laboratoare naturale ale Planetei, în largul coastei Santa Barbara. În această locaţie, la aproximativ 2 mile distanţă de ţărm, se infiltrează, zilnic, aproximativ 100 de barili de petrol (fără a fi necesare operaţiuni de foraj). Este şi motivul pentru care, pe ţărmul Santei Barbara, se pot vedea întinse pelicule de petrol. Pe baza unor eşantioane bine alese, cercetătorii au putut determina gradul în care petrolul a fost degradat şi digerat de aceste microorganisme. De asemenea, cercetătorii vor să afle şi până unde merg organismele în consumul şi procesarea petrolului, precum şi ce se întâmplă cu produşii reziduali de pe urma acestui festin al microorganismelor.