Logo bio-infomedia.ro

Bacteriile din Antarctica folosesc hidrogenul drept combustibil

Asgard Range
Asgard Range, McMurdo Dry Valleys, Antarctica. | Foto: JEFF MILLER
  • Oamenii de știință au descoperit că sute de specii de bacterii din solurile înghețate din Antarctica de Est folosesc hidrogen pentru a produce apă, cu o rată suficientă pentru a rehidrata o întreagă celulă.
  • Aproximativ 1% dintre bacteriile din solul antarctic pot folosi metan, iar aproximativ 30% pot folosi monoxidul de carbon. Mai remarcabil, cercetările sugerează că 90% dintre bacteriile din solul antarctic pot capta hidrogenul din aer.

Oamenii au început abia recent să se gândească la utilizarea hidrogenului ca sursă de energie, însă bacteriile din Antarctica o fac de un miliard de ani.

Oamenii de știință au studiat 451 de tipuri diferite de bacterii din solurile înghețate din Antarctica de Est și au descoperit că majoritatea trăiesc folosind hidrogenul din aer drept combustibil. Prin analiză genetică, cercetătorii au descoperit, de asemenea, că aceste bacterii s-au separat de verii lor de pe alte continente în urmă cu aproximativ un miliard de ani.

Aceste microorganisme incredibile provin din soluri deșertice fără gheață, situate la nord de ghețarul Mackay din Antarctica de Est. Puține plante sau animale superioare pot trăi în acest mediu, unde există puțină apă disponibilă, temperaturile sunt sub zero grade, iar iernile polare sunt întunecate.

În ciuda condițiilor aspre, microorganismele prosperă. Sute de specii bacteriene și milioane de celule pot fi găsite într-un singur gram de sol, creând un ecosistem unic și divers.

Cum supraviețuiesc comunitățile microbiene într-un mediu atât de ostil?

O alternativă de încredere la fotosinteză

Cercetătorii au descoperit că mai mult de un sfert dintre aceste bacterii din solul antarctic produc o enzimă numită RuBisCO, ce permite plantelor să folosească lumina soarelui pentru a capta dioxidul de carbon din aer și a-l transforma în biomasă. Acest proces, fotosinteza, generează cea mai mare parte a carbonului organic de pe Pământ.

Cu toate acestea, peste 99% dintre bacteriile care conțineau RuBisCO nu au putut capta lumina soarelui. În schimb, ele efectuează un proces numit chimiosinteză. În loc să se bazeze pe lumina soarelui pentru a transforma dioxidul de carbon în biomasă, ele folosesc compuși anorganici precum hidrogenul, metanul și monoxidul de carbon.

Trăind în aer

Unde găsesc bacteriile acești compuși bogați în energie? Credeți sau nu, cea mai sigură sursă este aerul!

Aerul conține niveluri ridicate de azot, oxigen și dioxid de carbon, dar și urme de hidrogen, metan și monoxid de carbon. Acestea sunt prezente în aer doar în concentrații foarte scăzute, dar există atât de mult aer încât oferă o aprovizionare practic nelimitată cu aceste molecule pentru organismele care le pot folosi.

Și multe organisme pot. Aproximativ 1% dintre bacteriile din solul antarctic pot folosi metan, iar aproximativ 30% pot folosi monoxidul de carbon. Mai remarcabil, cercetările sugerează că 90% dintre bacteriile din solul antarctic pot capta hidrogenul din aer.

Bacteriile obțin energie din hidrogen, metan și carbon, combinându-le cu oxigenul într-un proces chimic care este ca o ardere foarte lentă. Experimentele au arătat că bacteriile consumă hidrogen atmosferic chiar și la temperaturi de -20 de grade Celsius și pot consuma suficient gaz pentru a-și acoperi toate cerințele energetice.

În plus, hidrogenul poate alimenta chimiosinteza, care poate furniza suficient carbon organic pentru a susține întreaga comunitate. Alte bacterii pot accesa acest carbon "mâncând" vecinii lor alimentați cu hidrogen sau materia bogată în carbon pe care aceștia o produc.

Apă din aer

Atunci când hidrogenul este ars sau când bacteriile își obțin energia din acesta, singurul produs secundar este apa.

Producerea apei este un bonus important pentru bacteriile antarctice. Ele trăiesc într-un deșert hiper-arid, unde apa nu este disponibilă, deoarece gheața din jur este aproape permanentă și orice umiditate din sol este absorbită rapid de aerul uscat și rece.

Deci capacitatea de a genera apă din aer poate explica modul în care aceste bacterii au putut trăi în acest mediu de milioane de ani. După calculele oamenilor de știință, ratele producției de apă alimentată cu hidrogen sunt suficiente pentru a rehidrata o întreagă celulă antarctică în doar două săptămâni.

Prin adoptarea unei "economii cu hidrogen", aceste bacterii își îndeplinesc nevoile de energie, biomasă și hidratare.

Ar putea o economie cu hidrogen să susțină viața extraterestră?

Stilul de viață minimalist, dependent de hidrogen, al bacteriilor din solul antarctic ne redefinește înțelegerea a ceea ce este cel mai puțin necesar pentru viața de pe Pământ. De asemenea, aduce noi perspective pentru căutarea vieții extraterestre.

Hidrogenul este cel mai comun element din univers, alcătuind aproape trei sferturi din întreaga materie. Este o componentă majoră a atmosferei unor planete extraterestre, cum ar fi HD 189733b, care orbitează o stea situată la o distanță de 64,5 ani lumină față de Pământ.

Dacă ar exista viață pe o astfel de planetă, unde condițiile ar putea să nu fie la fel de ospitaliere ca pe o mare parte a Pământului, consumul de hidrogen ar putea fi cea mai simplă și de încredere strategie de supraviețuire. "Urmează apa" este mantra pentru căutările vieții extraterestre. Dar având în vedere că bacteriile pot face literalmente apă din aer, poate că cheia găsirii vieții dincolo de Pământ este să "urmezi hidrogenul".

Source Sursa: cosmosmagazine.com
Text: Pok Man Leung, Chris Greening, Steven Chown



Din aceeași categorie