Ja sam okeanski mikrobiolog na Univerzitetu u Tenesiju,
i želim da vam pričam o nekim mikrobima
koji su toliko čudni i divni
da izazivaju naše pretpostavke o tome kakav je život na Zemlji.
Imam pitanje.
Podignite ruku ako ste ikada pomislili da bi bilo super
ići na dno okeana u podmornici.
Da.
Većina vas, jer su okeani tako super.
U redu, sada - podignite ruku
ako je razlog zašto ste podigli ruku da idete na dno okeana
taj što bi vas to dovelo malo bliže
tom uzbudljivom mulju koji je tamo dole.
(Smeh)
Niko.
Jedino ja u ovoj prostoriji.
Pa, ja o tome mislim sve vreme.
Provodim veći deo svojih budnih sati
pokušavajući da odredim koliko duboko možemo ići u Zemlju
i i dalje naći nešto, bilo šta što je živo,
jer još uvek ne znamo odgovor na ovo vrlo bazično pitanje
o životu na Zemlji.
Tako je u 1980-im naučnik po imenu Džon Parks, u UK-u,
bio slično opsednut,
i pala mu je na pamet luda ideja.
Verovao je da postoji ogromna, duboka i živa mikrobiološka biosfera
ispod svih svetskih okeana
koja se prostire stotinama metara u morskom dnu,
što je super,
ali je jedini problem bio što mu niko nije verovao,
a razlog što mu niko nije verovao
je što su okeanski sedimenti možda najdosadnije mesto na Zemlji.
(Smeh)
Nema sunčeve svetlosti, nema kiseonika,
i možda najgore od svega,
nema isporuke sveže hrane bukvalno milionima godina.
Ne morate biti doktor biologije
da biste znali da je to loše mesto za traženje života.
(Smeh)
Ali 2002. godine, Stiven D'Hont je ubedio dovoljno ljudi
da je na tragu nečega da je zapravo dobio ekspediciju
na ovu bušilicu, pod nazivom JOIDES Rezolucija.
I sproveo ju je zajedno sa Boom Barkerom Jorgensenom iz Danske.
Tada su konačno mogli da prikupe
dobre čiste uzorke iz dubokog podzemlja,
neke zaista bez kontaminacije od površinskih mikroba.
Ova bušilica je sposobna za bušenje hiljadama metara ispod okeana,
a mulj se pojavljuje u sekvencijalnim jezgrima, jedno za drugim -
duga, duga jezgra koja izgledaju ovako.
Ovo sprovode naučnici poput mene koji idu na ove brodove,
obrađujemo jezgra na tim brodovima, a zatim ih šaljemo kući
našim laboratorijama na dalje proučavanje.
Kada su Džon i njegove kolege
dobili te prve dragocene duboko morske čiste uzorke,
stavili su ih pod mikroskop,
i videli slike koje su izgledale prilično poput ovoga,
što je zapravo napravio na novijoj ekspediciji
moj student doktorskih studija, Džoj Bonđorno.
Možete videti nejasne stvari u pozadini.
To je blato. To je duboko okeansko blato,
a sjajne zelene tačke obojene fluorescentnom zelenom bojom
su pravi, živi mikrobi.
Sada vam moram reći nešto zaista tragično o mikrobima.
Svi izgledaju isto pod mikroskopom,
mislim, do prve procene.
Možete uzeti najfascinantnije organizme na svetu,
poput mikroba koji bukvalno udiše uranijum
i drugi koji pravi raketno gorivo,
pomešajte ih sa malo okeanskog mulja,
stavite ih pod mikroskop,
i oni su samo tačkice.
Zaista je iritirajuće.
Prema tome ne možemo ih razlikovati po izgledu.
Moramo koristiti DNK, poput otiska prsta,
da bismo rekli ko je ko.
I sada ću vas naučiti kako da to uradite.
Izmislila sam neke podatke i pokazaću vam neke podatke koji nisu istiniti.
Ovo služi da ilustruje kako bi izgledalo
da mnoge vrste nisu nikako povezane jedna sa drugom.
Možete videti da svaka vrsta
ima niz kombinacija A, G, C i T,
što su 4 podjedinice DNK,
nasumično pomešane, i ništa ne liči ni na šta,
i ove vrste apsolutno nisu povezane jedna sa drugom.
Ali ovako izgleda prava DNK,
iz gena koje ove vrste igrom slučaja dele.
Sve se uklapa skoro savršeno.
Šanse da se dobije toliko tih vertikalnih kolona
gde svaka vrsta ima C ili svaka vrsta ima T,
sasvim slučajno, su beskonačne.
Znamo da su sve te vrste morale da imaju zajedničkog pretka.
Svi su rođaci jedni drugima.
A sada ću vam reći ko su oni.
Prve dve smo mi i šimpanze,
već znate da smo u srodstvu, jer, mislim, očigledno je.
(Smeh)
Ali smo takođe u srodstvu sa stvarima na koje ne ličimo,
poput borova i giardioze, što je ono gastrointestinalno oboljenje
koje možete dobiti ako ne filtrirate vodu dok planinarite.
Takođe smo u srodstvu sa bakterijama poput E.coli i Clostridium difficile,
što je grozni, oportunistički patogen koji ubija mnogo ljudi.
Ali postoje naravno i dobri mikrobi, poput Dehalococcoides etenogena,
koji čiste naš industrijski otpad.
Ako uzmem ove DNK nizove,
i iskoristim ih, sličnosti i razlike između njih,
da napravim porodično stablo za sve nas
da biste videli ko je u bližem srodstvu,
onda to izgleda ovako.
I možete jasno videti, letimice,
da su stvari poput nas i giardioze i zečeva i borova
svi, kao, braća i sestre,
a da su bakterije kao naši prastari rođaci.
Ali mi smo u srodstvu sa svakim živim bićem na Zemlji.
Na svom poslu, svakodnevno,
stvaram naučne dokaze protiv egzistencijalne usamnjenosti.
Kada smo dobili ove prve nizove DNK,
sa prvog krstarenja, čistih uzoraka duboko ispod površine,
želeli smo da znamo gde su bili.
Prva stvar koju smo otkrili je da nisu bili vanzemaljci,
jer smo njihovu DNK mogli da uskladimo sa svim drugim na Zemlji.
Ali sada vidite gde su oni na našem stablu života.
Prvo što ćete primetiti je da ih ima mnogo.
Nije samo jedna mala vrsta
uspela da preživi na ovom groznom mestu.
Zapravo je to mnogo stvari.
A druga stvar koju ćete primetiti,
nadam se, je da one nisu nalik ničemu što smo ranije videli.
Razlikuju se među sobom
koliko i od bilo čega što smo ranije znali,
koliko i mi od borova.
Tako da je Džon Parks bio potpuno u pravu.
On, i mi, smo otkrili potpuno novi i vrlo raznovrsni
mikrobiološki ekosistem na Zemlji
za koji niko nije ni znao da postoji pre 1980-ih.
Sada smo bili na dobrom putu.
Sledeći korak je bio da gajimo ove egzotične vrste u petrijevoj šolji
da bismo mogli da vršimo prave eksperimente
što bi mikrobiolozi i trebalo da rade.
Ali bez obzira na hranu,
odbijali su da rastu.
Čak i sada, 15 godina i mnogo ekspedicija kasnije,
nijedan čovek nije naveo nijedan od ovih egzotičnih dubokih podzemnih mikroba
da raste u petrijevoj šolji.
I to ne zbog nepokušavanja.
To može zvučati razočaravajuće,
ali ja to smatram uzbudljivim,
jer to znači da postoji toliko mučnih nepoznanica na kojima se može raditi.
Moje kolege i ja smo dobili ono što smo mislili da je zaista dobra ideja.
Hteli smo da čitamo njihove gene kao knjigu recepata,
otkrijemo šta žele da jedu i stavimo to u njihove petrijeve šolje,
i oni će rasti i biti srećni.
Ali kada smo pogledali njihove gene
ispostavilo se da je ono što su želeli da jedu bila hrana koju smo im već davali.
To je bio totalni poraz.
Postojalo je nešto drugo što su želeli u svojoj petrijevoj šolji
što im nismo davali.
Kombinovanjem merenja sa mnogo različitih mesta
širom sveta,
moje kolege sa Univerziteta Južne Kalifornije,
Dag Larou i Jan Amend,
su uspele da izračunaju da svaka od ovih dubinskih mikrobioloških ćelija
zahteva samo jedan zeptovat snage,
i pre nego što izvadite svoje telefone, zepto je 10 do -21,
jer znam da bih ja volela da vidim šta to znači.
Ljudi, s druge strane,
zahtevaju oko 100 vati snage.
100 vati je zapravo ako uzmete ananas
i ispustite ga sa visine pojasa na zemlju 881.632 puta na dan.
Da ste to uradili, a zatim ga povezali za turbinu,
to bi stvorilo dovoljno snage da preživim jedan dan.
Zeptovat je, jednostavno rečeno,
ako uzmete jedno zrno soli
a zatim zamislite sitnu, sitnu, malu loptu
koja je jedan hiljaditi deo mase tog zrna soli
a zatim ga ispustite jedan nanometar,
što je sto puta manje od dužine talasa vidljive svetlosti,
jednom dnevno.
To je sve što ove mikrobe drži živima.
To je manje energije nego što smo ikada mislili da može održati život,
ali je to nekako, zadivljujuće, predivno,
dovoljno.
Ako ovi dubinski podzemni mikrobi
imaju vrlo različit odnos sa energijom nego što smo prethodno mislili,
onda sledi da će oni morati da imaju
različit odnos i sa vremenom,
jer kada živite na tako malim energetskim gradijentima,
brzi rast je nemoguć.
Da su ove stvari želele da kolonizuju naša grla i razbole nas,
nadjačale bi ih brzorastuće streptokoke
pre nego što bi i započele deobu ćelija.
Zato ih nikada ne nalazimo u našim grlima.
Možda je činjenica da je duboko ispod površine tako dosadno
zapravo prednost za ove mikrobe.
Nikada ih ne zbriše oluja.
Nikada ne zarastu u korov.
Sve što moraju da rade je da postoje.
Možda ono što nam je nedostajalo u petrijevoj šolji
uopšte nije bila hrana.
Možda nije bila hemikalija.
Možda je ono što oni zaista žele,
hranljivi sastojak koji zaista žele, vreme.
Ali vreme je jedino što ja nikada neću moći da im dam.
Čak i da imam ćelijsku kulturu koju prenosim na svoje studente,
koji prenose na svoje studente, itd,
morali bismo to da radimo hiljadama godina
kako bismo oponašali iste uslove duboko ispod površine,
sve bez uzgajanja kontaminanata.
Jednostavno nije moguće.
Ali možda na način na koji smo ih već uzgajali u petrijevim šoljama.
Možda su gledali u svu tu hranu koju smo im nudili i rekli:
„Hvala, toliko ću ubrzati
da ću napraviti novu ćeliju sledećeg veka.
Ah“.
(Smeh)
Zbog čega se onda ostatak biologije kreće tako brzo?
Zašto ćelija umire nakon jednog dana,
a ljudsko biće umire nakon samo sto godina?
Ovo izgleda kao stvarno proizvoljno kratka granica
kada pomislite na ukupnu količinu vremena u univerzumu.
Ali ovo nisu proizvoljne granice.
Njih diktira jedna jednostavna stvar,
a ta stvar je Sunce.
Čim je život ukapirao kako da upotrebi sunčevu energiju
kroz fotosintezu,
svi smo morali da ubrzamo i uskočimo u cikluse dana i noći.
Na taj način nam je Sunce dalo i razlog da budemo brzi
i gorivo da to uradimo.
Većinu života na Zemlji možete posmatrati kao cirkulatorni sistem,
a Sunce je naše srce koje kuca.
Ali duboko podzemlje je kao cirkulatorni sistem
potpuno nepovezan sa Suncem.
Umesto toga je vođen dugim, sporim geološkim ritmovima.
Trenutno ne postoji teorijska granica životnog veka jedne ćelije.
Sve dok postoji bar mali energetski gradijent koji se može iskoristiti,
teoretski, ćelija bi mogla da živi
stotinama hiljada godina i više,
jednostavno vremenom zamenjujući pokvarene delove.
Pitati mikrob koji tako živi da raste u našoj petrijevoj šolji,
je pitati ih da se prilagode našem pomamnom, Sunčanom, brzom životu,
a možda oni imaju pametnija posla.
(Smeh)
Zamislite da možemo dokučiti kako su uspeli da to urade.
Šta ako to uključuje neke super, ultra stabilne smese
koje možemo koristiti da povećamo rok trajanja
u biomedicinske i industrijske svrhe?
Ili ako shvatimo mehanizme pomoću kojih
oni rastu tako izuzetno sporo,
mogli bismo da prenesemo to na ćelije raka i usporimo deobu ćelija.
Ne znam.
Mislim, iskreno, ovo je sve spekulacija,
ali jedino što zasigurno znam
je da postoji sto milijardi milijardi milijardi
živih mikrobioloških ćelija
ispod svih svetskih okeana.
To je 200 puta više nego ukupna biomasa svih ljudi na ovoj planeti.
A ti mikrobi imaju fundamentalno različit odnos
sa vremenom i energijom od nas.
Ono što njima izgleda kao jedan dan
za nas može biti hiljadu godina.
Oni ne mare za Sunce,
i nije ih briga da rastu brzo,
i verovatno ih boli uvo za moje petrijeve šolje...
(Smeh)
ali ako nastavimo da nalazimo kreativne načine da ih izučavamo,
onda ćemo možda shvatiti kakav je život, sav život, na Zemlji.
Hvala.
(Aplauz)