A água super-quente de Yellowstone pode segurar os segredos da primeira respiração da Terra: WebCuriosos

A vida microbiana na bacia de gêiserer inferior de Yellowstone pode manter pistas sobre a evolução da exploração de oxigênio da vida, de acordo com uma análise recente de pesquisadores da Universidade Estadual de Montana.

TEle habitantes das molas de polvo e concha da bacia vivem em estruturas 'serpentinas' gelatinosas e de algas que se mexem furiosamente em correntes superaquecidas, que pairam em torno de 88 graus Celsius (190 graus Farenheit). Geneticamente semelhante às bactérias antigas e archaea, tA existência do herdeiro é uma janela para a sopa primordial da qual a vida surgiu.

Embora essas comunidades microbianas compartilhem muitas características, os ambientes das Springs são diferentes de algumas maneiras fundamentais.

Primavera de polvo tem níveis muito mais altos (sobre 20 micromolar) de oxigênio dissolvido do que a primavera da concha vizinha, que com menos de 1 Micromolar de oxigênio dissolvido quase não tem.

Enquanto isso, a primavera de concha tem muito mais do sulfeto dissolvido altamente tóxico (mais de 120 micromolar) do que a primavera de polvo (menos de 2-3 micromolar).

Essas diferenças na química significa comparações entre as comunidades em cada primavera podem nos ajudar a entender como a vida sobreviveu antes – e o tempo todo – o Grande evento de oxidação (Goe) que inundou a atmosfera quase sem oxigênio da Terra com nosso gás favorito há cerca de 2,5 bilhões de anos.

Os primeiros micróbios da Terra, sem dúvida, desenvolveram maneiras de tecer traços de oxigênio em sua bioquímica antes, mas a aparência de oxigênio molecular altamente reativo teria exigido A evolução de novas táticas de defesa.

Além disso, em altas concentrações, sulfetos podem bloquear as máquinas de respiração nos organismos aeróbicos atuais, colocando ainda mais questões sobre como a vida antiga nas fontes termais pode ter evoluído para combater e usar os níveis crescentes de oxigênio.

Com seus níveis drasticamente diferentes de oxigênio e sulfeto, as fontes podem ser consideradas proxies para a vida em ambos os lados do GOE, dando aos pesquisadores os motivos perfeitos para procurar pistas sobre essa transição vital.

O estudo foi liderado pelo geomicrobiologista Bill Inskeep, que estuda os micróbios que amam o calor de Yellowstone desde 1999.

“Seria muito difícil reproduzir esse tipo de experimento em laboratório; imagine tentar criar fluxos de água quente com a quantidade certa de oxigênio e sulfeto”, inskeep diz.

“E é isso que há de tão gentil em estudar esses ambientes. Podemos fazer essas observações nas condições geoquímicas exatas que esses organismos precisam prosperar”.

Ao analisar os genes das amostras de micróbios e seus produtos, a equipe pode comparar a diversidade microbiana e a atividade respiratória nas duas molas.

“As comunidades de serpentina são estruturas grandes o suficiente para serem visíveis a olho nu “, escreveu Inskeep para NaturezaAs comunidades de pesquisa.

“T.Sua realidade física nos informa que a troca gasosa é necessária para um crescimento ideal, o que também é mais influenciado pela rápida oscilação de grandes estruturas filamentosas que criam turbulência e provavelmente aumentam as taxas de troca de gases com a atmosfera “.

No ambiente de oxigênio superior da primavera de polvo, houve uma maior diversidade de micróbios com fome de oxigênio que devem comer outros organismos para sobreviver (em vez de fazer seus próprios alimentos através de reações químicas, como outros micróbios às vezes fazem).

De fato, a vida no polvo na primavera era mais diversa em geral. E quase todos os microorganismos lá tinham genes ativos para a respiração de oxigênio.

Mas mesmo na mola de concha sulfídica e asfixiante, que teve uma diversidade microbiana muito menor dentro de sua “muito arrogante“Fladers, o potencial para o uso de oxigênio parece estar latente.

Uma variedade de enzimas que neutralizam o oxigênio adicionando hidrogênio foram encontradas entre as populações mais comuns e foram produzidas em ambas as molas. Significativamente, as enzimas com maior afinidade pelo oxigênio foram expressas apenas no habitat com altas concentrações de sulfeto.

“Essas oxigenases de alta afinidade estão ativas nos níveis nanomolares de oxigênio e explicam a alta transcrição observada em condições sulfídicas de Conch Spring, ” Inskeep escreveu.

Seus resultados mostraram que esses micróbios geneticamente antigos e amantes do calor respiram nos níveis de oxigênio geralmente considerados muito baixos para apoiar essa tarefa em condições que hoje consideraríamos tóxicos. E se eles podem fazer isso, por que não formas de vida que surgiram antes do grande evento de oxidação?

Pode não ter havido muito o que trabalhar nos primeiros dias da Terra, mas alguns metabolismos aeróbicos precoces podem ter raspado por oxigênio suficiente para transmitir genes que um dia prosperariam em uma atmosfera rica em oxigênio.

Então, da próxima vez que você desfrutar de uma respiração profunda, lembre -se de que nem sempre é tão fácil.

O estudo foi publicado em Comunicações da natureza.