Uralte Lebensform atmet Rakete Kraftstoff Zutat

Eine alte Form des Lebens können eine Zutat in Raketentreibstoff für Energie, was darauf hindeutet, dass Kreaturen mit dieser seltsame Fähigkeit sind vielfältiger als jeder dachte.

Die neue Entdeckung könnte bieten Einblick in die Geschichte des Lebens auf der frühen Erde und die Evolution des Stoffwechsels wie der unsrigen, die reaktive Chemikalien wie Sauerstoff zu verwenden.

Archaeoglobus Fulgidusgenannt, lebt heute die Mikrobe in extremen Umgebungen, z. B. extrem heißen Hydrothermalquellen. Es ist Mitglied der Archaea, eine der drei Domänen des Lebens. (Die anderen Domänen sind Bakterien, oder Prokaryoten und Kreaturen mit Zellen, die Kerne haben oder Eukaryoten, die Menschen und anderen mehrzelligen Lebewesen enthalten.) Archaea sind einige der ältesten Lebensformen auf der Erde, gedacht, um mindestens 2,7 Milliarden Jahren erschienen sind, und sie sind möglicherweise viel älter. Sie leben häufig in Umgebungen, die keinen Sauerstoff oder sonst unwirtlichen zu vielen anderen Lebewesen sind.

Eine Gruppe von niederländischen Forschern festgestellt, dass A. Fulgidus Perchlorat, ein Chloratom verbunden mit vier Sauerstoffatomen metabolisiert. Darüber hinaus die Mikrobe tut dies in einer anderen Weise als bekannten Archaeen oder Bakterien tun — ist A. Fulgidus fehlt eines der Enzyme, die andere Bakterien zum Abbau von Perchlorat verwenden. [Fotos: Archaea wiederum große Salz Lake Pink]

Giftige Erde

In Kombination mit Kalium ist Perchlorat als Zutat in Feuerwerkskörpern und in Kombination mit Ammonium, als Zutat in Raketentreibstoff verwendet. Aber auch kommt in der Natur, in Wüsten wie die Atacama in Chile, und kann schon reichlicher, auf der frühen Erde und sogar auf dem Mars. Kürzlich fand der Curiosity Rover mögliche Beweise hinsichtlich der Perchlorate in Rocknest ― einen Patch von Sand in Mars' Gale Krater ― was darauf hindeutet, dass die Verbindung über den roten Planeten existieren kann.

Da A. Fulgidus frühe Erde Organismus ist, die Forscher vermuten, dass Perchlorat damals auch rund und die Fähigkeit, sie zu verstoffwechseln Teil einer Anpassung an alle Arten von hochgiftigen Chemikalien, von denen viele Oxidationsmitteln sind. Ein Oxidationsmittel nimmt Elektronen von anderen Molekülen. Solche Chemikalien sind in der Regel ziemlich giftig für viele Mikroben sein, weil sie ihren Stoffwechsel und die Zellwände stören.

"Die Verwendung von Perchlorat von frühen Vorfahren Mikroben so hätte einer der ersten Einträge stark oxidativen Verbindungen in den mikrobiellen Stoffwechsel, wahrscheinlich noch bevor sich der Photosynthese entwickelt," sagte Martin Liebensteiner, Doktorand an der Wageningen University Labor für Mikrobiologie in den Niederlanden und Erstautor der Studie, detaillierte diese Woche in der Fachzeitschrift Science.

Sauerstoff ist ein anderes Oxidationsmittel (daher der Name), und eine hochreaktive noch dazu. Bevor die Pflanzen entwickelt, gab es keine in der Atmosphäre. In der Tat ist Sauerstoff so reaktiv, dass es einige Arten von Archaikum Leben und viele Bakterien töten kann. Lebewesen mit solchen Chemikalien anpassen musste, oder nichts anderes überstanden hätten einmal Pflanzen Vorfahren, Cyanobakterien, begann dumping Sauerstoff in der Luft in Massen. Menschliche Mitochondrien sind das Erbe der diese Anpassung, die Einbeziehung Sauerstoff verbrauchende Zellen in anderen Lebensformen, so dass sie die neue Atmosphäre zu tolerieren. Die Ergebnisse hier könnte vorschlagen andere Strategien zur Nutzung oxidierende Chemikalien, die waren um davor passiert ist.

Mikrobe Perchlorat fressenden Arten

Andere Bakterien, die atmen und Essen Perchlorate verwenden einem zweistufigen Prozess, spezielle Enzyme, dass wiederum Perchlorat in Chlorit ― hat zwei anstatt vier, Sauerstoff-Atome — und dann Separate Chlorit in Chlor und Sauerstoff.

A. Fulgidus tun nicht das, Liebensteiner und seine Kollegen fanden. Während ein Enzym, das ähnlich dem des bekannten Bakterien verwendet, um den ersten Schritt auszuführen, muss es nicht das Enzym, das die Chlorit bricht. Stattdessen, A. Fulgidus"Stoffwechsel nutzt Schwefelverbindungen Sulfide, in einer Reaktion, die ist nicht von jedem Enzym gesteuert, sondern kommt in der Natur zwischen den beiden Gruppen von Chemikalien genannt.

Die Sulfide (negativ geladene Atome Schwefel) reagieren mit Chlorit zu mehr hoch oxidierte Schwefelverbindungen, wie Sulfat und Chlor, Sauerstoff von Chlor zu trennen und das Sulfid Sauerstoffatome hinzufügen.

Dies ist einen zusätzlichen Bonus für das winzige Geschöpf: Es kann Energie mithilfe der Schwefelverbindungen erzeugen und verwenden diese Energie macht mehr Sulfid. Als das Sulfid "recycelt" bekommt, kann es mit mehr Chlorit-Moleküle, die aus der Reaktion freigesetzt, das Brechen der Perchlorat reagieren.

"Es scheint, als ob A. Fulgidus auf das Zusammenspiel dieser abiotischen und biotischen Reaktionen angewiesen ist, um mit Perchlorat, wachsen" Liebensteiner schrieb in einer e-Mail zu LiveScience.

Eine andere Eigenschaft von A. Fulgidus ist, dass es in heißen, Hochdruck-Umgebungen ohne Sauerstoff leben. Die Kreatur wurde in eine Unterwasser Vulkanschlot entdeckt und freut sich bei Temperaturen nahe dem Siedepunkt des Wassers zwischen 140 und 203 Grad Fahrenheit (60 bis 95 Grad Celsius). Das ist viel wie die Bedingungen auf der Erde mehr als 2,5 Milliarden Jahren, wenn die Atmosphäre des Planeten kein Sauerstoff hatte, weil Pflanzen hatte nicht noch entwickelt. Darüber hinaus war die vulkanischer Aktivität sehr viel intensiver. [Die 7 rauesten Umgebungen auf der Erde]

Robert Nerenberg, Associate Professor für Umwelttechnik, Perchlorat-metabolisierenden Bakterien studiert hat, darauf hingewiesen, dass A. Fulgidus nur Perchlorat verstoffwechselt, wenn es in einer Umgebung ist wo nur Schwefel vorhanden ist. Das Forscherteam um keinen Sauerstoff aus der Umgebung zu entfernen habe das interessante Nerenberg sagte, ist jedoch, dass im Beisein von Chlorate die Bakterien diese anstelle von Perchlorate verstoffwechseln. (Chlorat ist Perchlorat mit einem weniger Sauerstoffatom). So A. Fulgidus""Präferenz"möglicherweise nicht für Perchlorat.

Er sagte, stellt sich die Frage warum jede Kreatur — Bakterien oder Archaikum — behielte eine Fähigkeit, Perchlorat nach Milliarden von Jahren zu verstoffwechseln, wenn es nicht erforderlich. "In der Regel bestimmte Gene irgendwie aufhören zu arbeiten nach einer Weile gibt es keine selektiven Druck dafür," sagte er. "Es muss irgendeinen Nutzen werden." Was allerdings ein bisschen ein Rätsel ist.

Liebensteiner sagte, er wollte nicht zu viel, was das bedeutet für die Evolution Milliarden von Jahren, zu spekulieren, da die Beweise noch nicht ausreichend ist. Andere Wissenschaftler, stellte er fest, haben gezeigt, dass an Orten wo Perchlorate natürlich, wie Wüsten bilden, Perchlorat neigen würden, zu sammeln, weil Perchlorat relativ stabil ist (z. B. fehlen die Aktion des Enzyms in Bakterien und Archaea, es reagiert nicht mit irgendetwas ohne Zugabe eine Menge von Hitze). Aber es stecken noch nicht herum.

"Das ist der Punkt, wo Menschen anfangen, Gedanken, die durch bakterielle Aktivität [Perchlorat] nicht ansammeln," Liebensteiner sagte.

Und die Tatsache, dass A. Fulgidus hat einen Weg für den Abbau von Perchlorat, die bekannten Bakterien ähnelt, aber fehlt ein Enzym deutet darauf hin, dass auf ein Minimum, es mehrere Möglichkeiten gibt, Perchlorat Stoffwechsel zu entwickeln – entweder spontan oder durch Gentransfer, was passieren kann bei einzelligen Lebewesen.

Weitere Arbeiten erforderlich, um festzustellen, ob diese gleiche Art des Stoffwechsels in anderen Archaea und sogar Bakterien auftritt. "Es bedeutet auf jeden Fall, dass [A. Fulgidus] wahrscheinlich vielfältiger als Menschen gedacht ist," sagte er.

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