Élet a Föld legextrémebb körülményei között

Az extremofileknek, azaz extrém körülményeket kedvelőnek nevezett mikroorganizmusok megtalálhatóak a Csendes-óceán forró vizes forrásaiban és az Antarktisz jegében.

Belevegyülnek a chilei sivatag száraz, érdes porába, és ott lubickolnak a kelet-afrikai sós tavak vizében. Találtak élőlényeket oroszországi vulkánok kénes gőzeitől átitatott kőzettörmelékeken és Belső-Mongólia lúgos felszíni vizeiben is. Az élet jelenlétének csodája mellett, talán még izgalmasabb kérdés: hogyan valósulhat meg, verhet gyökeret ennyire szélsőséges körülmények között egy élőlény?

A Föld legsúlyosabb fertőzése

A különleges körülmények mellett is megtelepülő élet nemcsak a földi lét megismerése szempontjából fontos. Támpontot szolgáltathat a távoli bolygókon feltételezett élet mikéntjéhez is. Az élet eddig megismert határai egyre jobban kitolódnak. Be kell ismernünk, hogy az, ami eddig ezt a definíciót takarta, minden újabb felfedezéssel egyre távolabb kerül a valóságtól. A maga paradoxonában értelmezve a jelenséget: az élet bolygónk legsúlyosabb, és remélhetőleg gyógyíthatatlan fertőzése.

Az élet extrém formáinak megismerése az elmúlt években komoly gazdasági vonzatokkal is járt. Számos új gyógyszergyártási módszer, szennyvíztisztítási technika, tisztább papírgyártási eljárás fejlődött ki az extrém élőlényeknek köszönhetően.

A sókedvelő mikroorganizmusok például olyan karotinoidokat termelnek, amelyeket az élelmiszeripar hasznosít, sejtmembránjaik alkotóelemeit pedig szilárd burkolatú tabletták előállításához használják. A mezőgazdaság a szikes termőföldek újrahasznosítását reméli az ilyen mikroorganizmusokkal történő kezeléstől.

A savkedvelő baktériumokkal fémeket tisztítanak, a mosóporokban pedig olyan mikróbák enzimei találhatók, amelyek szélsőséges pH-viszonyok között is működőképesek. A hidegkedvelő mikroorganizmusokkal a szennyezett, fagyott talaj tisztítását végzik, a melegkedvelőknek pedig a mikrobiológiától az igazságügyi orvostanig bezárólag széles körben alkalmazott DNS-polimerázokat, és új biotechnológiai és környzetvédelmi eljárásokat köszönhetünk.

Mikróbák a földi élet legkorábbi szakaszából

Érdekes módon maga az extremofil elnevezés nem homogén mikróbacsoportot takar. Egyetlen közös vonásuk, hogy olyan helyen és/vagy körülmények között folytatnak anyagcserét és szaporodnak, amilyenekre korábban nem gondoltunk.

Igen sok esetben az „evilági”, normális körülmények között élő (mezofil) organizmusoktól csak leheletfinomnyi eltérések választják el őket: nukleinsav-elemző eljárások derítenek fényt a kicsiny eltérések mibenlétére.

Az információhordozó anyag hajszálnyi különbségei teszik lehetővé bizonyos baktériumok számára, hogy sejtfaluk akár a 100 Celsius fok feletti hőmérsékleteket is tolerálja.

Újabban a tudomány egyre nagyobb figyelmet szentel az archaea (jelentése: ősi) típusú extremofiloknak. Ezek, a baktériumoktól genetikailag nagyban különböző élőlények, a feltételezések szerint a baktériumoktól válhattak el több milliárd éve, és belőlük alakultak ki később a magvas sejtekkel rendelkező élőlények (eukarióták), mint amilyen maga az ember is. Az ősi extremofilek a baktériumokkal szemben genetikailag sokkal inkább hasonlítanak az eukariótákhoz, viszont jóval egyszerűbbek ezeknél.

Megismerésük közelebb vihet az eukarióták DNS-másoló és javító folyamatainak megértéséhez. Ez utóbbi azért is bír nagy jelentőséggel, mert a DNS-javítás hibái mutációk fennmaradásához, így evolúciós folyamatokhoz, illetve daganatos sejtek életben maradásához vezethetnek. Az ősi extremofilek betekintést nyújtanak abba is, hogy a sejtekben miként történik a fehérjék szintézise. Nem utolsó sorban, 2002-ben elvezettek a 22. aminosav, a pirrolizin felfedezéséhez is.

A marylandi Cambridge-ben nemsokára megrendezésre kerülő V. Nemzetközi Extremofil Konferencián a tervek szerint bemutatják annak a Nanoarchea névre keresztelt, parányi élőlénynek a genetikai állományát, amely az első szimbionta élőlények egyikeként valószínűleg a földi lét egészen korai időszakában is jelen volt már.