Магнитотактичните бактерии, странна група бактерии, които могат да се подравняват в съответствие с магнитното поле на Земята, са намерени на място, където не са откривани досега.

Наблюдавани преди това само на сушата и в плитки води, анализът на хидротермален отвор доказва, че те могат да оцелеят и дълбоко под океана. Бактериите са успели да съществуват в среда, която не е идеална за типичните им нужди. 

Магнитотактичните бактерии представляват интерес не само заради ролята, която играят в екосистемата на Земята, но и при търсенето на извънземен живот. Доказателствата за тяхното съществуване могат да останат в скалите в продължение на милиарди години. Техните магнитни наклони могат също така да предоставят данни за това как са се измествали магнитните полюси с течение на времето. Това ново откритие дава надежда на изследователите, че магнитните бактерии могат да бъдат открити на още неочаквани места - на Земята, а може би дори на Марс или отвъд него.

Изглежда, че магнитотактичните бактерии имат свръхспособности - те могат да "усещат" магнитното поле на Земята.

Тези миниатюрни организми съдържат магнитозоми - железни кристали, обвити в мембрана, които се подреждат така, че да се изравнят със земното магнитно поле и да насочват бактериите като компас. Това кара бактериите да се движат по посока на линиите на магнитното поле на Земята, водещи на север или на юг, подобно на влакове по магнитни релси.

В рамките на своя жизнен цикъл те играят важна роля в биогеохимичния кръговрат на въглерода, азота, фосфора и други ключови елементи в природата. Те са добре проучени на сушата и в плитки води, но рядко в дълбоки води, където събирането им може да бъде предизвикателство.

През септември 2012 г. екип, включващ изследователи от Университета в Токио, се отправя на научна експедиция в южната част на Марианската падина в западната част на Тихия океан.

С помощта на дистанционно управляван подводен апарат, наречен HYPER-DOLPHIN, те улавят "комин" от полето на хидротермален отвор на 2787 метра (почти колкото надморската височина на връх Мусала) под водата.

Хидротермалните отвори се образуват, когато морската вода се просмуква надолу под повърхността на земята, като се нагрява до 400° C от магмата, която я кара да кипи и да се издигне обратно. Изригващата вода отлага минерали и метали в океана, които се наслояват и образуват комини, осигурявайки топла и богата среда за много уникални форми на живот.

Подобно на компас, съдържащите желязо магнитозоми в бактериите се ориентират към магнитните полета на Земята, което ги принуждава да се движат в северна или южна посока в зависимост от това кое полукълбо обитават. Кредит: 2017, Toshitsugu Yamazaki

"Открихме магнитотактични бактерии, живеещи на комина, което не очаквахме. Поради формата на комина в него липсва ясен вертикален химичен градиент, който тези бактерии обикновено предпочитат", обяснява доцент Йохи Сузуки (Yohey Suzuki) от Факултета по естествени науки към Токийския университет. "Бактериите, които събрахме, съдържаха предимно магнитозоми с форма на "куршум", които разглеждаме като "примитивна" форма и затова заключихме, че те не са се променили много в продължение на много хилядолетия."

"Всъщност средата, в която ги открихме, е подобна на ранната Земя преди около 3,5 милиарда години, когато се предполага, че се е появил прародителят на магнитотактичните бактерии."

Бактериите са събрани от ръба на комина с помощта на магнит. След това екипът изследва генетичните данни и установява, че те са свързани с бактериите Nitrospinae, за които е известно, че играят важна роля във фиксирането на въглерода в дълбоководна среда, но за които не е известно да съдържат магнитотактични групи.

"Дълбоководните хидротермални извори привличат вниманието не само като място, където се заражда уникален подводен живот, но и като потенциално аналогично местообитание за извънземен живот", коментира Сузуки. "Средата, в която взехме проби от бактериите, е подобна на тази, която смятаме, че е била на Марс, когато на повърхността му все още е имало течаща вода, преди около 3 милиарда години."

Фосилизираните останки от магнитните частици в магнитотактичните бактерии (известни като магнитофосили) могат да се запазят в скалите в продължение на милиарди години. Тези магнитофосили могат да помогнат на изследователите да сглобят древната геомагнитна история и са добри кандидати в търсенето на извънземен живот.

През 1996 г. марсианският метеорит Allan Hills 84001 (ALH84001), който е на около 3,6 милиарда години, предизвика световна сензация, когато се оказа, че съдържа вкаменелости от железни кристали от бактериоподобен живот. Оттогава твърдението е широко оспорвано, но Сузуки все още има надежда за бъдещи открития.

Кредит: NASA

Снимка с електронен микроскоп на верига магнетитни кристали в марсианският метеорит Allan Hills 84001 (ALH84001). Дейв MакКей и колектив излагат 5 аргумента в полза на органичния им произход.

"Магнитотактичните бактерии предоставят сведения за ранната диверсификация на бактериите и се надяваме, че те ще бъдат открити извън Земята, може би на Марс или на ледените луни. Засега ще продължим да търсим повече доказателства за тях в скали от различни видове и възрасти на Земята, където преди не се е смятало, че обитават."

Справка: Bullet-shaped magnetosomes and metagenomic-based magnetosome gene profiles in a deep-sea hydrothermal vent chimney., Frontiers in Microbiology (2023). DOI: 10.3389/fmicb.2023.1174899

Източник:

Още по темата

24/10/2022

Космос

Вселената може да се оформя от магнетизма. Дали това ще направи тъмната материя излишна?

13/07/2022

Животът

Черупката на люспестия охлюв е направена от истинско желязо и е магнитна (видео)

27/02/2023

Животът

Всяко животно има молекулярен механизъм, за да усеща магнитни полета