Najmniejsze organizmy żywe na świecie?

Coraz potężniejszą metodą dokonywania odkryć naukowych stają się techniki zmasowanego badania jakiegoś niewyróżniającego się środowiska, przeprowadzane z nastawieniem, aby pobrać jak największą ilość danych i „złowić” niewidoczne na pierwszy rzut oka obiekty. W astronomii popularne stało się ultra-szczegółowe fotografowanie obszarów nieba, na których – zdawałoby się – nic nie ma. Tak powstało słynne „Głębokie Pole Hubble’a”, które zawiera w sobie nieprzeliczone bogactwo odległych galaktyk. W meteorytyce przeprowadza się czasem szereg niezwykle wyrafinowanych analiz na tych fragmentach meteorytu, w których nie jest widoczny żaden charakterystyczny obiekt. Mikrobiolodzy lubują się natomiast od lat w wyrywkowym pobieraniu wody oceanicznej i starannym badaniu wszelkiego typu śladów życia, które uda się w niej odnaleźć. Ostatnimi laty do metod tego typu dołączyły badania środowiska gleby.

Metoda jest prosta. Pobiera się pewną ilość wody podziemnej i przepuszcza ją sukcesywnie przez filtry o coraz mniejszych oczkach. W opisywanym badaniu filtry z pozostałą na niej zawiesiną błyskawicznie zamrożono w ciekłym azocie i zawieziono do laboratorium. Ku zdziwieniu badaczy, niektóre organizmy żywe przeszły przez oczka wszystkich filtrów z wyjątkiem ostatniego, o porach o średnicy 200 nanometrów. Filtr ten stosowany jest do sterylizowania wody, ponieważ uznaje się zwykle, że zatrzymuje on wszystkie bakterie. Może się jednak okazać, że nie jest to do końca prawdą.

Dalsze badania pokazały bowiem, że w badanej glebie istniała bogata społeczność bakterii tak małych, że balansują one na granicy rozmiarów przewidywanych teoretycznie jako minimalne dla organizmu żywego. Najdrobniejsze z nich miały kształt pałeczkowaty przy długości około 200-300 i grubości około 50-100 nanometrów. Dla porównania – swojska bakteria jelitowa Escherichia coli ma długość około 4-6 mikrometrów, czyli 4000-6000 nanometrów, zaś typowa ameba liczy sobie około 50-100 mikrometrów i podobnej wielkości jest większość komórek naszego ciała.

Na czym polega problem z miniaturyzacją życia? W samodzielnie żyjącej bakterii musi zmieścić się jej materiał genetyczny oraz cała maszyneria biochemiczna życia! 100 nanometrów to już skala elementarnych składników komórki. DNA ma średnicę 2-3 nanometrów. Błona komórkowa ma grubość ok. 6-8 nanometrów. Rybosom, białkowo-nukleotydowy „organ” produkujący białka, ma już średnicę ok. 20 nanometrów. W typowej komórce rybosomy występują w milionach kopii i na zdjęciach mikroskopowych wyglądają jak delikatny ciemny rzucik, przypominający trochę zmielony pieprz. Na zdjęciu nowoodkrytej „nanobakterii” widocznych jest ledwie kilkanaście rybosomów, wyglądających już jak spore grudki. Zmniejszenie rozmiarów komórki jeszcze trochę mogłoby oznaczać niemożliwość wykonywania elementarnych czynności fizjologicznych.

Badania tych niezwykłych istot dopiero się rozpoczęły, chociaż już teraz uwagę naukowców przyciągnęły cienkie, rurkowate struktury łączące ze sobą sąsiednie bakterie. Przypuszcza się, że ograniczone możliwości metaboliczne i fizjologiczne są rekompensowane przez wzmożoną współpracę. Byłoby to z pewnością bardzo ciekawe rozwiązanie problemu miniaturyzacji, przypominające trochę sojusz niewielkich państw, z których żadne nie jest w stanie samodzielnie poradzić sobie w świecie rządzonym przez supermocarstwa.

Łukasz Lamża

Więcej artykułów naukowych przeczytasz w dziale „Nauka” Tygodnika Powszechnego