Mokslo ir technologijų pasaulis

Fotosintezės procesus augaluose įjungiantis procesas galėjo išsivystyti iš senovinių mikrobų, prieš 2,5 milijardo metų - visa tai įvyko daug anksčiau, nei deguonis tapo prieinamas augalams (prieš 2,7 milijardo metų jūros paviršiuje gyvenančios melsvabakterės fotosintezės metu į atmosferą ėmė išskirti deguonį, o prieš 2,4 milijardo metų deguonies kiekis pasiekė šimtąją dalį dabartinės koncentracijos, tačiau ši dalis deguonies būdavo tik atmosferoje, į jūrą deguonis nepatekdavo. Ir tik prieš 580-500 milijonų metų į jūras pateko deguonis ir jose suklestėjo gyvybė).

Prie šio tyrimo dirbo tarptautinė tyrėjų komanda, vadovaujama mokslininkų iš Virdžinijos bei Kalifornijos universitetų.

Tyrimas siūlo naują požiūrį į evoliucinę biologiją, mikrobiologiją bei gamtinių dujų gamybą, taip pat gali suteikti informacijos apie klimato kaitą, pasitarnauti žemės ūkiui bei žmonių sveikatai.

„Žvelgdami į šį vieną procesą, kuris iki šiol nebuvo nuodugniai tirtas, galėsime gauti naują svarbią informaciją, kuri potencialiai turėtų platų panaudojimą sprendžiant šiuolaikines problemas: nuo klimato kaitos iki nutukimo“, – sakė Biswarup Mukhopadhyay, Virdžinijos aukštesniosios žemės ūkio technikos bei gamtos mokslų kolegijos biochemijos profesorius, bei pagrindinis tyrimo autorius. Jis taip pat yra Virdžinijos bioinformatikos fakulteto instituto narys.

Šis tyrimas susijęs su metaną gaminančiais archėjų grupės mikrobais, dar vadinamais metanogenais, gyvenančiais teritorijose, kuriose deguonies nėra. Metanas, kaip žinoma, yra pagrindinė gamtinių dujų sudėtinė dalis; jis taip pat daro stiprų poveikį šiltnamio efektui.

„Šis tyrimas nagrinėja naują visuotinę metanogenų kontroliavimo sistemą“, – sakė William'as Whitman'as, mikrobiologijos profesorius Gruzijos universitete. – „Tokios sistemos suvokimas suteiks priemones kuo geriau panaudoti šiuos ekonomiškai svarbius mikroorganizmus“.

Metanogenai vaidina svarbų vaidmenį anglies cikle. Kuomet augalai miršta, dalis jų biomasės įstringa teritorijose, kuriose deguonies nėra, pavyzdžiui, ežerų dugne.

Metanogenai paverčia šias biologinės medžiagos nuokritas į metaną, kurį kiti organizmai paverčia į anglies dioksidą – augalų fotosintezėje naudojamą produktą.

Šis natūralus metano gamybos procesas gali būti panaudojamas sprendžiant komunalinių bei pramoninių atliekų problemą, padėtų mažinti taršą, bei gamintų metaną kurui. Tas pats procesas leidžia gamtinių dujų produkcijos gamybą iš žemės ūkio atliekų – tai būtų vienas iš atsinaujinančių energijos išteklių.

Metanogenai taip pat vaidina svarbų vaidmenį ir žemės ūkiui bei žmonių sveikatai. Jie gyvena galvijų bei avių virškinimo sistemoje, taip jiems palengvindami suvartotų pašarų virškinimą. Metanogenų kontroliavimas gali pagerinti pašarų panaudojimą.

Metanogenai taipogi neatsiejami nuo žmogaus mitybos. Šie mikroorganizmai gyvena žmonių storojoje žarnoje, kur jie pagerina iš maisto gautų medžiagų pasisavinimą. Kai kurie mokslininkai siūlo kontroliuojant metanogenų veiklą gydyti nutukimą.

Mokslininkų komanda ištyrė senovinius metanogenus, Methanocaldococcus jannaschii, gyvenančius giliavandėnėse hidroterminėse versmėse bei ugnikalniuose. Sąlygos, kuriose gyvena metanogenai, atitinka egzistavusias Žemės susikūrimo pradžioje.

Mokslininkai nustatė, jog baltymas tioredoksinas, randamas šiuose metanogenuose, vaidina svarbų vaidmenį fotosintezėje. Įrodymai, kad metanogenai išsivystė prieš deguoniui atsirandant žemėje, iškėlė hipotezę, jog tioredoksinu pagrįstas medžiagų apykaitos reguliavimas valdė anaerobinį (bedeguonį) gyvenimą Žemėje gerokai anksčiau, nei į šį „žaidimą“ įsitraukė deguonis.

„Tai itin naudingas tyrimas, kadangi mūsų dešimtmečiais vykdyti tioredoksino bei fotosintezės tyrimai prisideda prie senovinio metano susidarymo proceso supratimo“, – sakė William.