Cei mai duri dintre duri: vietuitoarele extremofile

[Random Hero]

In lumea ametitor de diversa a formelor de viata, multe si-au gasit implinirea intr-o existenta traita la marginea firescului – daca firesc inseamna ceea ce e propice traiului a peste 99% dintre vietuitoarele lumii.

Fierbinte sau inghetat?

Daca varietatea formelor de adaptare la mediu este in general uimitoare, ce sa mai spunem despre uluitoarele vietuitoare care isi duc viata in ape suprasarate, in izvoare fierbinti sau in lacuri acide? Sunt asa-numitele extremofile, vietuitoare adaptate unor conditii aflate la marginea spectrului conditiilor de viata intalnite in lumea vie, departe de calea mijlocie pe care au ales-o si urmat-o, in cursul evolutiei, cele mai multe dintre vietatile care traiesc azi.

Creaturi cu preferinte extreme se intalnesc pe diferite crengi ale arborelui filogenetic al speciilor actuale, dar in loc de o clasificare a lor dupa regulile taxonomice – oricum insuficient de clare, de vreme ce diferiti savanti au diferite pareri in domeniu – am ales o impartire dupa originalele lor preferinte.

Mai toata lumea (vie) se simte bine la temperaturi aflate departe atat de punctul de inghet al apei, cat si de punctul de fierbere al aceleiasi. Organismele termofile, insa, prospera in medii pline de provocari, precum izvoare geotermale, fierbinti, in care temperatura apei atinge 60, 70, 80 de grade Celsius… Parcul National Yellowstone, din SUA, cuprinde multe astfel de izvoare geotermale si tocmai prezentei microorganismelor termofile (archee si bacterii) i se datoreaza, in parte, minunatele culori ale vestitului Grand Prismatic Spring, cel mai mare izvor termal din Statele Unite si una dintre cele mai frumoase creatii ale naturii din Yellowstone.

Dar chiar si printre microorganismele amatoare de apa fierbinte, exista un “nucleu dur”: asa-numitele hipertermofile, capabile sa traiasca si sa prospere la temperaturi de peste 80 de grade Celsius. Unele dintre aceste incredibile forme de viata (arhee si bacterii) traiesc in izvoare termale submarine, iar recordul de temperatura cunoscut pana in prezent este de 122 grade Celsius.

La polul opus se gasesc psihrofilele (criofile), pentru care locuinta ideala e cea in care temperatura se situeaza sub 15 grade Celsius. Intrucat in multe locuri de pe planeta noastra se intalnesc asemenea temperaturi, psihrofilele sunt si ele larg raspandite. Evident, din punct de vedere al comportamentului extrem, ele sunt cu atat mai interesante cu cat traiesc la temperaturi mai joase si exista destule dintre acestea: archee si bacterii (deja devine banal, nu-i asa?), dar si recent-descoperiti fungi (ciuperci – aici fiind vorba despre niste ciuperci microscopice), animale microscopice (tardigradele) si fascinantele alge de zapada, plante inferioare, unicelulare, care se dezvolta pe omat, uneori dandu-i acestuia culori si chiar mirosuri neobisnuite. “Zapada de pepene” (watermelon snow) este un fenomen determinat de cresterea pe zapada a unor alge care dau omatului culoare rozalie si – se spune – chiar un vag miros de pepene verde…

Apa nu, mancare nu…

Xerofilele sunt adapatate vietii in conditii de uscaciune, in medii cu cantitate foarte mica de apa. Intr-un fel, si cactusii pot fi considerati, printre plante, drept organisme xerofile, dar in lumea vie exista multe alte exemple de vietuitoare mult mai “dure” decat cactusii. De obicei, e vorba despre microorganisme – mai ales ciuperci microscopice, precum mucegaiuri si drojdii. Acestea se pot dezvolta pe substraturi foarte sarace in apa si am avut cu totii prilejul sa vedem cum, adesea, painea prinde mucegai – coaja ei, desi pare destul e uscata, e colonizata intr-o veselie de specii de mucegaiuri xerofile, carora lipsa apei nu le sta in cale.

Printre extremofile se numara si multe litoautotrofe, bacterii capabile sa foloseasca drept hrana numai molecule anorganice, lucru de care, sa recunoastem, organismele mai evoluate nu-s in stare. Cele mai multe vietuitoare au nevoie de substante organice, cat de putin, caci nu se pot hrani doar cu ceea ce ofera pietrele si aerul. Dar litoautotrofele extremofile exact asta fac, ele “mananca pietre”, extragand din roca molecule de substante anorganice pe care le folosesc drept sursa de energie in propriile celule. De aceea, litoautotrofele joaca un rol de-o importanta covarsitoare in natura: in degradarea substratului pietros, in circuitul biogeochimic al unor elemente precum potasiul si sulful, in eliberarea nutrientilor si in formarea solului, ceea ce permite cresterea plantelor, iar pe seama acestora, si a animalelor. Cu alte cuvinte, litoautotrofele sustin, in mare masura, viata pe Pamant.

Prea dulce, prea sarat, prea acid

Majoritatea organismelor prefera nici-prea, nici foarte-foarte, dar fiecare grup isi are extremistii sai. Astfel, exista forme de viata halofile, remarcabile prin faptul ca traiesc in medii cu o concentratie mare de sare. Pentru lamurire: prezenta sarii in cantitate mare impiedica, in general, dezvoltarea si inmultirea organismelor (vorbim aici mai ales de microorganisme), acesta fiind motivul pentru care sararea alimentelor reprezinta un mijloc de a preveni alterarea lor (e una dintre cele mai vechi metode de conservare cunoscute de om).

Dar pe unii nu-i opreste nimic: in lacuri sarate, in Marea Moarta, in baltoace din care apa de mare se evapora continuu, lasand in urma o solutie tot mai concentrata de saruri, exista viata. Cel mai multe dintre halofile apartin grupului numit Archaea (organisme unicelulare, lipsite de nucleu si organite celulare si care au caracteristici biochimice aparte, pe baza carora au fost despartite de bacterii in clasificarile moderne). In grupul Archaea se intalnesc multe extremofile, asa ca le vom regasi si printre amatorii de altfel de senzatii tari, precum temperaturi foarte ridicate. Dar exista halofile si printre bacterii (tot unicelulare, tot fara nucleu, dar cu diverse organite celulare imprastiate prin citoplasma). De pilda, lacul Owens, un lac sarat din California, adaposteste populatii imense de Halobacterium halobium. Cativa reprezentanti se intalnesc si in regnul vegetal: exista alge halofile, cum sunt cele intalnite in saraturile Makgadikgadi, din Botswana; iar printre extremistii lumii vegetale pot fi incluse si cateva plante superioare, asa-zise de saratura, cum este Nitraria schoberi (gardurarita) care creste la noi, in Rezervatia Vulcanii Noroiosi.

Organismele halofile s-au adapatat la aceste medii de viata dificile dezvoltandu-si, la nivel celular, mecanisme biochimice foarte complexe, care le permit sa-si desfasoare procesele vitale fara ca acestea sa fie perturbate de prezenta distructiva a sarii in exces. Mecanisme asemanatoare se intalnesc si in randul extremofilelor amatoare de zahar, zise osmofile, capabile sa supravietuiasca in medii cu concentratii mari de zaharuri. In general, un continut mare de asemenea substante nu e prielnic vietii. Oamenii au descoperit empiric, de multa vreme, ca o concentratie mare de zahar are efect conservant asupra alimentelor si acesta e motivul pentru care dulceata trebuie sa fie (cum spun gospodinele care inca mai fac dulceata in casa) “bine legata” (adica fiarta pana cand, datorita evaporarii apei, atinge o concentratie mare de zahar) daca vrem “sa tina”, sa nu se strice datorita dezvoltarii microorganismelor. Exista insa si organisme amatoare de chestii hiperdulci, mai ales printre drojdii (ciuperci unicelulare), cum e si vechea noastra prietena, drojdia de bere (Saccharomyces cerevisiae); exista si cateva specii de bacterii osmofile.

In ape acide – cu pH sub 3 – traiesc specii acidofile de bacterii si arhee, in vreme ce alte specii – alcalinofile – au evoluat in directia opusa, adaptandu-se la traiul in medii cu alcalinitate crescuta (pH peste 9), de pilda in ochiuri de apa temporare, formate pe soluri cu continut mare de substante bazice, asa cum se intalnesc in regiunile uscate din multe parti ale lumii. Mecanismele celulare prin care se realizeaza adaptarea la aceste conditii, astfel incat ele sa nu ameninte stabilitatea mediului intracelular si sa permita desfasurarea optima a proceselor vitale din celula, sunt variate si constituie, in sine, un fascinant obiect de studiu pentru biochimisti.

Radiatiile nu sunt letale pentru toti

Desi multa vreme s-a considerat ca rezistenta la radiatiile ionizante este o mare raritate in lumea vie, dat fiind potentialul nociv al acestor radiatii, de fapt, studiile mai recente au aratat ca, surprinzator, multe vietuitoare suporta radiatiile destul de bine. Dupa accidentul nuclear de la Cernobil, s-a constatat o rata de supravietuire neasteptat de mare la plantele si animalele din regiune, in ciuda nivelului ridicat de radiatii.

Totusi, radiatiile ionizante raman dusmani ai organismelor vii, prea putine forme de viata fiind capabile sa reziste la niveluri ridicate de radiatii. Premiul pentru “cel mai radiorezistent” organism de pe planeta este detinut, deocamdata, de bacteria Deinococcus radiodurans, de altfel o poliextremofila (rezista si la frig, acizi, deshidratare, vid…) drept care este inscrisa in Guinness Book of World Records drept cea mai rezistenta bacterie din lume. A fost descoperita in 1956, cu prilejul unor experimente realizate la Statiunea pentru Experimente in Agricultura din Corvallis, in statul american Oregon. Oamenii de stiinta de la statiune studiau posibilitatea de a conserva alimente sterilizandu-le cu ajutorul radiatiilor gamma, drept care au iradiat diverse chestii comestibile, inchise in cutii etanse. Toata lumea (bacteriana) a murit, cu exceptia lui Deinococcus radiodurans – cea mai dura bacterie din lume!

Provocari multiple

Daca litoautotrofele sunt intalnite uneori la 3 km adancime in scoarta terestra, ele nu sunt singurele care duc o viata “apasatoare”, caci si mediul oceanic are extremele si extremistii sai: organismele piezofile (sau barofile), capabile sa traiasca la presiuni incredibil de mari. Arhee si bacterii barofile au fost descoperite la mari adancimi in ocean, unde presiunile depasesc adesea 400 atmosfere . Cele mai dure si aventuroase dintre ele suporta chiar si presiuni de peste 1000 atm. In mod obisnuit, o astfel de presiune ar face ca membrana celulara – un sistem fluid, mentinut intr-o stare stabila datorita unor mecanisme deosebit de complexe – sa devina compacta si impermeabila pentru nutrienti. Si totusi, prin evolutie, aceste organisme barofile si-au dezvoltat mecanisme de adaptare gratie carora traiesc, se hranesc si se reproduc, bine-mersi, chiar la presiunile enorme care ar strivi orice altceva.

Unele dintre specii sunt barotolerante – asta inseamna ca pot suporta presiuni foarte mari, dar pot supravietui si in conditii mai blande de presiune. Cele mai uimitoare sunt insa cele strict barofile – acelea care s-au adaptat atat de bine cumplitelor presiuni ale existentei lor, incat nici c-ar putea suporta ceva mai delicat de atat. Halomonas salaria, de pilda, e un astfel de microorganism barofil, care traieste la presiuni de 1000 atm si temperaturi de 3 grade C. Dar se poate si mai si: inca n-ati aflat de ce sunt in stare tardigradele…

Unele forme de viata izbutesc atat de bine sa faca fata unor conditii extreme de genuri diferite, incat par in stare sa reziste la orice. Bine, chiar la “orice” nu rezista nimeni, dar anumite vietuitoare sunt cu adevarat capabile sa indure multe. Lichenii, de pilda, sunt creaturi extrem de rezistente; experimente recente (anul 2005) desfasurate de Agentia Spatiala Europeana, in cadrul misiunii FOTON-M2, au aratat ca lichenii rezista uimitor de bine la radiatia cosmica, in vid, la fluctuatii mari de temperatura si la expuneri indelungate la radiatiile ultraviolete solare.

Poate va intrebati daca extremofilia e apanajul formelor de viata mai vechi, asa-zis inferioare (desi, judecand dupa incredibilele lor adaptari, nu par deloc inferioare) de vreme ce am vorbit mai mult despre arhee, bacterii, alge si ciuperci. Raspunsul e NU – extremofile se gasesc si printre animale – cel mai bun exemplu fiind tardigradele, o increngatura de animalute microscopice in randul carora se intalnesc o gramada de specii poliextremofile.

Primele tardigrade au fost descoperite in secolul al XVIII-lea si, pana in prezent, au fost descrise sute de specii. Insa abia in ultimele decenii biologii au inceput sa descopere, stupefiati, fantasticele capacitati ale acestor creaturi maruntele, cu opt picioare si care poarta, in germana si engleza, niste nume populare simpatice, care s-ar traduce prin “ursuleti de apa”. (Cercetatorii germani care i-au studiat in veacul al XVIII-lea i-au asemanat cu niste ursi, din pricina felului in care se misca.)

Specialistii afirma ca unele tradigrade pot supravietui la temperaturi mult sub cea la care apa ingheata sau la fierbinteli de peste 100 grade C ; rezultatele unor experimente realizate in anii ’20 ai secolului XX vorbesc despre niveluri incredibile, de aproape -200 grade C si plus 151 grade C!!! Tardigradele pot suporta niveluri de radiatii de 1000 de ori mai mari decat cel pe care il pot indura oamenii, presiuni uriase (6000 de atmosfere, dupa cum a aratat un experiment recent – de 6 ori mai mari decat presiunile din cele mai adanci gropi oceanice!) si, la polul opus, vidul. Si, in ciuda faptului ca sunt fiinte acvatice, pot trai aproape 10 ani fara apa, cu procesele vitale practic suspendate, intr-o stare numita criptobioza, un soi de pauza a vietii, din care isi revin in cateva ore, daca au la indemana o picatura de apa.

Sunt fiinte uluitoare, inca putin studiate si intelese, desi sunt larg raspandite, traind mai peste tot, in pernite de muschi, in sol, in stratul de frunze, in apele dulci si marine, dar si in “locatii” aparte, cu conditii extreme. Incredibila lor putere de adaptare le ajuta sa traiasca in medii pe cat de dure, pe atat de diverse, facandu-ne sa ne intrebam oare ce am mai putea inventa ca sa le testam rezistenta. Sub straturi de gheata, in izvoare fierbinti, pe varfurile himalayene sau in sedimentele de pe fundul oceanelor, chiar si in spatiu (trimise de om, intr-un experiment realizat anul trecut) tardigradele supravietuiesc, ca pentru a demonstra tuturor ce inseamna evolutia si adaptarea de tip extremofil. Chiar daca e vorba despre procese naturale si explicabile in termeni stiintifici, tot te face sa te gandesti la miracole.

sursa: descopera

[nu ma cunosti]

ba esti nebun ? daca vine planeta Mercur peste noi.. nici astea nu mai supravietuiesc )

[Random Hero]

ba esti nebun ? daca vine planeta Mercur peste noi.. nici astea nu mai supravietuiesc )

Tocmai din articolul acela mi-a venit ideea sa postez un articol despre extremofite.

[flakyn1]

Va fi vai si amar daca vor disparea si vietuitoarele extremofile in urma impactului cu planeta Mercur.

[Denzel_Lsd]

Stati sa vedeti impactul cu Jupiter ...sa vezi atunci ce va fi fratica .. :pray:

[adalet]

Nimic nou sub soare.

OFF: Pana la impactul cu Jupiter, la anu' sansele de supravietuire ale speciei vor scadea la 40%. :(

[Cristalu]

Interesant,n-am stiut nimic despre aceste vietati.

[Guest spanky]

Ce vietuitoare.

Ce urat e ala gri care arata ca un un gandac xD

[marius_truckerfan]

Eiii ce n-as da sa fiu si eu asa rezistent ca un ursulet de apa :lol:.

[LuckyShot]

Stati sa vedeti impactul cu Jupiter ...sa vezi atunci ce va fi fratica .. :pray:

Nimic nou sub soare.

OFF: Pana la impactul cu Jupiter, la anu' sansele de supravietuire ale speciei vor scadea la 40%. :(

de fapt daca ati fi citit macar topicul, ati fi aflat ca nu se prefigureaza un impact cu jupiter, ci cu mercur.

deci ei vad bine ca exista vietuitoare care pot supravietui in medii foarte ostile si ciudate si cu toate astea nu ia nimeni in calcul faptul ca poate exista viata si pe planete fara apa sau in care conditiile sunt dintre cele mai extreme.

[Denzel_Lsd]

de fapt daca ati fi citit macar topicul, ati fi aflat ca nu se prefigureaza un impact cu jupiter, ci cu mercur.

deci ei vad bine ca exista vietuitoare care pot supravietui in medii foarte ostile si ciudate si cu toate astea nu ia nimeni in calcul faptul ca poate exista viata si pe planete fara apa sau in care conditiile sunt dintre cele mai extreme.

Ma uitasem in topicul asta http://www.linkmania.ro/forums/index.php?showtopic=367232 si daca toata lumea e cu Mercur , Mercur ..am bagat'o si eu pe aia cu Jupiter . :-j