Alga biru hidup tanpa cahaya

Para peneliti menemukan cyanobacteria pertama yang hidup di kedalaman 613 meter

Bintik-bintik ungu dan merah menunjukkan cyanobacteria aktif dalam sampel bor batu © PNAS
membacakan

Kelangsungan hidup meskipun gelap: Sebenarnya, cyanobacteria membutuhkan sinar matahari untuk bertahan hidup - seperti tanaman lain juga. Tetapi sekarang para peneliti telah menemukan di sumur yang dalam di Spanyol ganggang biru-hijau yang layak bahkan pada kedalaman 600 meter. Cyanobacteria menemukan diri mereka di pori-pori kecil dan celah-celah batu dan aktif di sana meskipun gelap. Organisme tanaman tertua di bumi secara mengejutkan dapat beradaptasi.

"Gudang" bumi sama sekali tidak kosong dan mati: Meskipun jauh di dalam kerak bumi tetap gelap, kencang, tekanan tinggi dan panas menang, ia penuh di sana bahkan sebelum kehidupan. Bahkan 2.500 meter di bawah dasar laut, para peneliti telah mendeteksi bakteri hidup dan mikroba lainnya. Dan di "ruang bawah tanah" dari benua kita bahkan mungkin ada sebanyak empat sel hidup.

Namun, semua penghuni yang sebelumnya diketahui dari biosfer yang dalam ini memiliki satu kesamaan: mereka milik bakteri atau archaea dan tidak bergantung pada sinar matahari dan fotosintesis untuk energi dan nutrisi mereka. Dalam kegelapan yang terus-menerus dari kerak bumi, mikroba ini mendapatkan energinya melalui reaksi kimia dengan hidrogen dan zat lain yang ada di batuan.

RNA biru-hijau pada kedalaman 600 meter

Tetapi sekarang para peneliti di sekitar Fernando Puente-Sánchez dari Institut Teknologi dan Aerospace Nasional Spanyol di Madrid telah menemukan penghuni dalam yang tidak mungkin ada di sana: cyanobacteria. Protozoa protozoa ini dianggap sebagai organisme pertama yang menggunakan fotosintesis dan memasok oksigen ke atmosfer bumi.

Proporsi cyanobacteria dan mokrob lainnya di batu. © Puente-Sanchez dkk. / PNAS

"Cyanobacteria telah lama dikenal sebagai organisme yang sangat beradaptasi secara ekologis, " jelas para ilmuwan. "Tetapi sampai sekarang, luasnya ekologi mereka telah terbatas pada lingkungan di mana ada setidaknya beberapa sinar matahari." Para peneliti semakin terkejut ketika mereka memeriksa batu dari lubang di barat daya Spanyol dari kedalaman 420 dan 607 meter pada jejak kehidupan. pameran

Analisis sampel untuk RNA mikroba mengungkapkan: "Organisme yang paling umum di kedua sampel adalah cyanobacteria, " lapor Puente-S nchez dan rekan-rekannya. Seluruh rumpun beberapa ganggang biru-hijau tumbuh di permukaan mineral dari pori-pori kecil dan retakan di batu, seperti diungkapkan oleh penyelidikan lebih lanjut.

Hidrogen bukan fotosintesis

Tetapi bagaimana cyanobacteria ini bertahan di sana? Di kedalaman ini dan di tengah-tengah batu tidak ada sinar matahari atau sumber cahaya lain yang bisa menggunakan ganggang biru-hijau untuk fotosintesis. Memang, analisis fluoresensi mengungkapkan bahwa cyanobacteria bawah tanah ini tampaknya keluar dari fotosintesis aktif: pigmen fotosintesis mereka berkurang, para peneliti melaporkan.

Massive Rock: The cyanobacteria hidup di pori-pori kecil dan celah dari batu kerak. PNAS

Sebaliknya, cyanobacteria telah mengubah pasokan energi mereka menjadi proses kimia murni. Mereka dibantu oleh mekanisme darurat yang sudah ada, seperti yang diketahui para ilmuwan: jika ganggang biru-hijau menerima terlalu banyak cahaya, ini memicu proses di mana elektron dilepaskan dari sel dan dialihkan ke akseptor elektron eksternal Mirip dengan yang diketahui oleh bakteri elektrogenik.

"Mekanisme perlindungan ini memungkinkan ganggang biru-hijau mengoksidasi hidrogen dan senyawa lain secara anaerob dengan menyumbangkan elektron ke akseptor seperti besi, oksida mangan, atau senyawa fenolik, " kata para peneliti. Melalui reaksi ini, cyanobacteria kemudian mendapatkan energi yang mereka butuhkan untuk membangun konstituen sel berenergi tinggi dan proses metabolisme mereka.

Ganggang biru juga ada di bawah tanah Mars?

Tetapi ini berarti bahwa cyanobacteria dapat memainkan peran yang jauh lebih penting dalam biosfer yang dalam daripada yang diperkirakan sebelumnya, seperti yang ditekankan oleh Puente-S nchez dan rekan-rekannya. Dengan mampu menjajah bahkan lingkungan yang kering, bergizi rendah, dan gelap serta menggunakan hidrogen sebagai sumber energi utama mereka, ganggang biru-hijau cenderung menjadi produsen utama yang penting untuk siklus hidup yang dalam.

Ini juga menarik untuk astrobiologi: "Penemuan ceruk ekologis yang sampai sekarang tidak diketahui untuk cyanobacteria membuka perspektif baru tentang potensi keberadaannya di biosfer planet dan spesies lain. Bulan, "kata para peneliti. Secara teori, ganggang biru-hijau bisa ada di latar belakang benda langit lain seperti Mars. (Prosiding National Academy of Sciences, 2018; doi: 10.1073 / pnas.1808176115)

(PNAS, 02.10.2018 - NPO)