החיידק ממעמקי המכרה

האם הגיע חיידק אל בטן האדמה במסע בין כוכבי?

בעומק של 2.8 ק"מ מתחת לפני האדמה, בסדקים בין סלעים בתחתיתו של מכרה זהב ב-Mponeng שבדרום אפריקה, חיה אוכלוסיית חיידקים מבודדת. אין אוכלוסייה זו מורכבת ממינים שונים כמרבית אוכלוסיות החיידקים הטבעיות, אלא מורכבת ממין אחד שאופיין בינתיים רק גנטית. בית הגידול של החיידקים חשוך לחלוטין, ושוררת בו טמפרטורה קבועה של כ-60°C.

Candidatus Desulforudis audaxviator
המקור: נאסא

החיידק החי במכרה כונה Candidatus Desulforudis audaxviator (התוספת לפני השם Candidatus - מועמד בלטינית - מעידה על כך שלא הצליחו לגדל את החיידק בתנאי מעבדה). שם הסוג, Desulforudis, מעיד על המטבוליזם הגפריתי של החיידק, ואילו שם המין, audaxviator (מלטינית - נוסע אמיץ) נלקח מהציטוט הלטיני שנמצא על קלף עתיק בתחילת ספרו של ז'ול ורן, "מסע אל בטן האדמה" (הוצאת מעריב, 1984): Descende, audax viator, et terrestre centrum attinges (ובתרגום חופשי - רד, נוסע אמיץ, ותגיע למרכז כדור הארץ).

החיידק לא נתגלה לראשונה בתחתית המכרה, אלא נמצא גם במקומות אחרים, עמוקים פחות, אך בהם הוא נמצא ב"קהילות" מעורבות עם חיידקים אחרים.

מה מקור האנרגיה של חיידקי Desulforudis, שאינם יכולים לבצע פוטוסינטזה במעמקי האדמה, ואינם יכולים להיעזר במיקרואורגניזמים אחרים? ובכן, סלעי המכרה מכילים אורניום רדיואקטיבי שמתפרק ופולט קרינה המייננת מים. יוני המימן הנוצרים מגיבים עם תרכובות גופרית שבסביבה ובתוך החיידק וכך מופקת אנרגיה כימית הזמינה לחיידק (וראו גם מדור החיים בקטן, "על חיידקים וקרינה", גליליאו 110). החיידק קושר פחמן דו-חמצני מהאוויר ועושה אותה פעולה לגבי חנקן. החיידק מסוגל לייצר נבגים פנימיים ויוכל לשרוד תקופות ארוכות אם יורעו תנאי סביבה (מה שלא קורה בתנאי המכרה, שם התנאים יציבים, וראו גם החיים בקטן - "לשרוד לנצח", גליליאו 102). החיידק מייצר בעצמו את כל אבני הבניין החשובות לקיום החיים (חומצות גרעין וחומצות אמינו). לחיידק יכולת תנועה ויכולת כמוטקטית (חישה בגורמי סביבה "מושכים" ו"דוחים" ותנועה אליהם ומאליהם בהתאמה).

איך מצאו את החיידקים במעמקי המכרה? החוקרים נעזרו בכורים במכרות העמוקים ובעובדה שגילוי כיסי מים במעמקי המכרות מחייבת דיווח וטיפול מיוחד, ושעל הכורים לבצע קידוחים לבדיקה ולניקוז של המים. דגימות של המים שנאספו בעזרת הכורים, נבדקו במיקרוסקופ אלקטרונים וכך נתגלו החיידקים.

וכיצד התברר שמדובר במין אחד ויחיד של חיידקים? באמצעות שיטת ה-PCR מבודדים גנים של RNA ריבוזומי (שהרצף שלהם מהווה מעין תעודת זהות חיידקית). לאחר בדיקת הרצפים שנמצאו התברר ש-99.9% מהם זהים ועשירית האחוז הנותרים מקורם כנראה בזיהום של דגימות המים על-ידי גורמי סביבה.

ואיך מזהים את התכונות של החיידקים? הרי לא ניתן לגדלם ולחקרם במעבדה... מכמות גדולה של מי המכרות בודדו קטעי DNA שונים וקבעו את רצף הבסיסים שלהם. לאחר השלמת התצרף של הגנום השלם - שאורכו 2.35 Mbp ואותרו בו 2157 גנים היכולים לקודד לחלבונים - השוו את הגנים שבגנום החיידק לגנים של חיידקים ואחרים וכך יכלו להסיק על תפקודם. שיטת מחקר זו מכונה גנומיקה סביבתית (environmental genomics).

חיידק זה - שנושא בתוכו את כל התכונות לקיום עצמאי בסביבה "עויינת", מעורר עניין רב בקהילת האסטרוביולוגים. האם ייתכן שהוא מייצג צורות ראשונות של חיים על פני כדור הארץ, או שמא הגיע לכאן במסע בין-כוכבי? נמשיך לעקוב בעניין.

המקור:

Dylan Chivian et al (10 October 2008). Environmental Genomics Reveals a Single-Species Ecosystem Deep Within Earth. Science: 322. no. 5899, pp. 275-278.

פורסם במקור ב"גליליאו" גיליון 125, עמ' 20, ינואר 2009. פורסם גם ב-YNET.