Ova misterija morske dubine menja naše razumevanje života

Koliko duboko u Zemlju možemo ići i i dalje naći život? Morski mikrobiolog, Karen Lojd, nas upoznaje sa mikrobima iz dubokog podzemlja: sitnim organizmima koji žive zakopani metrima duboko u okeanskom blatu i koji su bili na Zemlji mnogo pre životinja. Saznajte više o ovim misterioznim mikrobima, koji odbijaju da rastu u laboratoriji i izgleda da imaju fundamentalno drugačiji odnos s vremenom i energijom nego mi.

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)