Кислотолюбивый микроб может улучшить понимание прошлого климата

Согласно исследованиям Дартмутского колледжа, доступность пищи и энергии вызывает физические изменения в любящих кислоту микроорганизмах, которые используются для изучения истории климата Земли.

Обнаружение того факта, что другие факторы, кроме температуры, могут влиять на мембраны одноклеточных архей, усложняет исследования палеоклимата, в которых традиционно использовались окаменелые останки микроба для реконструкции прошлых климатических условий.

Археи. это одна из трех основных областей жизни наряду с бактериями и эукарией, которая включает в себя животных и растения.

Результат исследования, опубликованный в Экологическая микробиология, может помочь разрешить разногласия в исследованиях палеоклимата и может помочь в более подробном понимании климатических систем планеты.

«Биомаркеры, такие как молекулы жира, которые составляют клеточные мембраны в наших собственных телах, могут быть мощными регистраторами окружающей среды, которая может длиться миллиарды лет». сказал Уильям Ливитт, доцент кафедры наук о Земле в Дартмуте. «Мотивация этого исследования состояла в том, чтобы лучше объяснить, как археи реагируют на все основные типы стресса в окружающей среде, и как они регистрируют этот стресс в молочных молекулах, который сохраняется в течение геологического времени».

Кислотолюбивый микроб может улучшить понимание прошлого климата

Клеточные мембраны построены из липидов, которые защищают клетки от изменений окружающей среды, таких как температура, кислотность и доступность пищи. Колебания в этих внешних условиях могут привести к тому, что организмы изменят свою мембранную структуру, чтобы помочь выжить.

READ  Экспериментальная функция может помочь уменьшить использование памяти в Chrome

Обычные обитающие в океане археи реагируют на изменения температуры, изменяя «эффективность упаковки» своих липидных мембран. Близость этой поперечной упаковки между отдельными липидами может быть настроена путем регулирования количества молекулярных колец в липидах. Подсчет количества колец в этих сохранившихся липидах позволяет исследователям использовать древние отложения микроорганизмов для определения температуры океана в прошлом.

В то время как большинство исследований мембран архей было сосредоточено на видах, обитающих в озерах и океанах, исследователи из Дартмута изучали кислотных и теплолюбивых родственников термоацидофилов, которые изначально развивались в горячих источниках и процветали в некоторых из самых экстремальных природных условиях Земли. Вместо изучения того, как микроб реагировал на изменения температуры, исследовательская группа сосредоточилась на влиянии различной доступности пищи и энергии.

«Идея о том, что доступ к пище стимулирует мембранные изменения, была недавно предложена у низкотемпературных архей, обитающих в океане. Это первая демонстрация того, что этот эффект возникает и у высокотемпературных, любящих кислоту микробов». сказал Ливитт. который служил старшим научным сотрудником на исследовании.

Лаборатория Дартмута использовала термоацидофил, называемый Sulfolobus acidocaldarius, для экспериментов из-за его тесной эволюционной связи с обитающими в океане археями, а также из-за того, что он был обычным явлением в экстремальных условиях на протяжении большей части прошлой истории планеты, давая исследователям представление о предыдущих условиях на планете. Высокая скорость роста микробов также делает его полезным в лабораторных экспериментах.

READ  Будущие смартфоны ZTE могут лишиться приложений и сервисов Google

Исследователи поместили организм в биореактор с постоянной температурой ошпаривания 80 градусов по Цельсию и уровнем pH, близким к кислоте батареи. Контролируя количество сахара, доступного для микроба, команда продемонстрировала, что уровни пищи напрямую связаны с количеством колец в мембране.

«Этот подход на основе биореактора был уникальным, потому что он позволил нам полностью изолировать эффект ограничения сахара этими микробами». сказала Алиса Чжоу, которая была первым автором исследования, когда она была аспирантом в Дартмуте. «Это отличается от подавляющего большинства микробиологических экспериментов, которые проводятся в замкнутых периодических культурах, где множество переменных, таких как химический состав раствора и размер популяции, со временем меняются и приводят к искажению результатов».

Исследование направлено на то, чтобы помочь геологам и климатологам в их усилиях по точной настройке записей прошлых температур поверхности моря, когда они собирают вместе портреты прошлого климата Земли.

«Очень важно, чтобы мы были максимально осторожны, когда интерпретируем геологические данные. Очень редко, когда присутствует только один фактор. Нам нужно понять все параметры, прежде чем мы сделаем общую картину». сказал Ливитт.

READ  Billboard начнет подсчет музыкальных клипов для своих музыкальных рейтингов, Android Central

По данным исследовательской группы, существующий прокси-сервер, использующий данные архейных мембран для определения прошлых температур, известный как TEX86, является точным в большинстве сред на поверхности моря. Однако в таких местах, как полярные регионы, наблюдаются заметные аномалии, когда температуры, предсказанные TEX86, могут не совпадать с фактическими измерениями.

Поскольку существуют условия, при которых действующий прокси-сервер TEX86 может привести к неубедительным результатам, можно надеяться, что исследования могут помочь в уточнении климатических данных там, где существуют разногласия.

Согласно исследованию, ограничение энергии является распространенным явлением, которое заставляет эти микробы изменять типы и структуру образующихся липидов. Это исследование предполагает, что реакция липидов на ограничение энергии может быть универсальной для архей, и поэтому всегда должна учитываться при оценке того, что липиды, извлеченные из древних отложений, могут говорить исследовательскому сообществу.