볼더 연구팀의 콜로라도 대학 (University of Colorado)은 옐로 스톤 국립 공원 (Yellowstone National Park)의 화려한 색상의 온천에 살고있는 미생물은 주로 연료를 위해 수소를 사용한다고 밝혔다.
분자 진화 및 미생물학의 세계적 전문가 중 하나 인 Norman Pace 교수가 이끄는 CU-Boulder 생물 학자 팀은 이번 주에 'National of Proceedings'온라인 판에서“옐로 스톤 지열 시스템의 수소 및 생물 에너지 학”보고서를 발표했습니다. 과학 아카데미.
공원에서의 수년간의 연구를 바탕으로 한이 팀의 연구 결과는 황이 열 특징에 살고있는 작은 유기체의 주요 에너지 원이라는 대중적인 생각을 반박합니다.
페이스는“수소가 미생물의 주요 에너지 원이라는 사실을 알게 된 것은 놀라운 일”이라고 말했다. “이 프로젝트는 미생물의 맥락에서 흥미 롭습니다. 왜냐하면 우리가 미생물 전체를 조사하여 전체 생태계에 대한 정보를 얻을 수있는 몇 안되는 시간 중 하나이기 때문입니다. 전에는 불가능한 일입니다. "
이 연구는 화씨 158도 이상의 온도에서 공원 지역의 미생물 군집을 이끄는 대사 에너지의 주요 원천을 결정하기 위해 특별히 고안되었습니다. 광합성은 그 온도 이상에서 발생하는 것으로 알려져 있지 않습니다.
연구팀은 세 가지 단서가 결합되어 수소가 주요 에너지 원이라고 결론을 내렸다. 온천 지역에 살고있는 미생물의 종류에 대한 유전자 분석 결과, 모두 에너지 원으로 수소를 선호한다는 것이 밝혀졌습니다. 또한 미생물 생 에너지에 충분한 농도로 모든 온천에서 유비쿼터스 H2가 관찰되었다. 현장 데이터에 기초한 열역학적 모델은 이러한 환경에서 수소 대사가 가장 가능성이 높은 연료 원임을 확인했습니다.
보고서의 수석 저자 인 존 스피어 (John Spear)는“이 연구는 몇 가지 흥미로운 관련 질문을 제시한다. 수소는 우주에서 가장 풍부한 요소입니다. 다른 곳에 생명이 있다면 수소가 연료 일 수 있습니다.”라고 스피어는 말했다. “우리는 화성에서 물의 증거를 보았으며, 지구상에서 광합성과 발효에 의해 생물 유 전적으로 또는 철을 함유 한 암석과 반응하는 물에 의해 비 생체 적으로 수소가 생성 될 수 있음을 알고 있습니다. 비 생체 공정이 화성에서 수소를 생성 할 수 있으며 일부 미생물 생명체가이를 사용할 수있을 것”이라고 말했다.
스피어에 따르면 수소를 연료로 사용하여 인체를 포함한 극한 환경에 서식하는 박테리아의 사례가 많이있다. 스피어 박사는“최근 연구에 따르면 궤양을 유발하는 헬리코박터 파일로리 박테리아 (Helicobacter pylori bacteria)가 위 내부의 수소에 살고있다. “살모넬라는 장내 수소를 대사합니다. 극한 환경에서 얼마나 많은 다른 종류의 미생물이 수소를 대사시키는 지 궁금합니다.”
CU-Boulder 팀은 실험실에서 성장한 문화를 활용하는 기존의 미생물학 기술에 의존하는 대신 Pace가 개발 한 방법론을 사용하여 해당 분야에 나타난 미생물 커뮤니티의 구성을 유 전적으로 분석했습니다. 스피어는“우리는 배양 접시에서 자라는 것을 보지 않고 현장에서 직접 샘플의 RNA를 보았습니다.
페이스는“우리는 이전에 옐로 스톤 온천에 어떤 미생물이 살고 있는지 알지 못했다”고 말했다.
새로운 도구 모음을 사용하여 데이터를 수집했지만 일부는 이전에 수집 된 적이 없었습니다. “약 7 년 전까지 만해도이 기술이 존재하지 않았기 때문에 온천에서 수소 농도를 측정 한 사람은 없었습니다. 이제 우리는 물에서 매우 낮은 수준의 수소 농도를 감지 할 수 있습니다.”라고 스피어는 설명했다.
“온천에서 많은 수소를 발견했습니다 – 박테리아에 대한 끝없는 공급원”이라고 그는 말했습니다. 수중 H2 양의 측정은 공원의 다른 부분과 계절에 따라 옐로우 스톤 온천, 시내 및 지열 환풍구에서 기록되었습니다. 모든 환경은 에너지 대사에 적합한 농도를 가졌다.
이 팀은 컴퓨터로 생성 된 열역학 모델을 사용하여 수소가 실제로 주요 에너지 원인지 알아 냈습니다. 스피어는“옐로 스톤의 대기에서 황화물 냄새를 맡을 수 있으며, 온천에서 삶의 황은 황이 에너지 원이라는 생각이 받아 들여졌다”고 말했다. 팀원의 컴퓨터 모델에 따르면 수소, 황화물, 용존 산소 농도 및 기타 요인의 현장 측정에 따르면
스피어는 미생물 생태계를 탐험하기가 어렵다고 말했다. “예를 들어 모든 인터레이스 시스템을 사용하여 숲에서 무슨 일이 일어나고 있는지 설명하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 우리는 심지어 미생물 시스템도 볼 수 없습니다.”
샘플 추출은 위험하고 섬세한 작업이었습니다. 온천의 전체 미생물 군집을 정확하게 분석하기 위해 Spear는 연필 지우개만큼의 재료 만 수집해야했습니다. 침전물 샘플을 특수 샘플 바이알에 넣고 미생물 커뮤니티를 보존하기 위해 액체 질소 캐니스터에서 즉시 냉동했습니다.
퇴적물이없는 샘에서 Spear는 물에 유리 슬라이드를 걸고 미생물이 축적되도록하여 플랑크톤 유기체 샘플을 수집했습니다. “박테리아는 우리와 같습니다. 그들은 함께 있기를 좋아하고, 표면에 붙어있는 것을 좋아하며,이 경우에 음식 –이 경우에 수소가 용해 됨 –을 가져 오는 것을 좋아합니다.”
스피어는 온천의 색은 수영장에 살고있는 미네랄과 미생물 사이의 상호 작용의 결과라고 설명했다. 더 뜨거운 물은 일반적으로 미네랄의 색을 나타내며 더 차가운 물은 광합성 안료에 영향을줍니다.
Spear는“이 분석에서 본 결과 수소는 많은 환경에서 많은 생명을 이끌어 낼 것이라고 생각합니다. “일부 추측이지만 수소를 대사하는 박테리아의 수와 종류를 고려할 때 아마도 매우 오래된 형태의 신진 대사 일 것입니다.
지구상의 삶의 역사를 알려주기 때문에 중요합니다.”라고 그는 말했다. “그리고 지구에서 이런 식으로 작동한다면 다른 곳에서도 일어날 수 있습니다. 별을 보면 우주에는 많은 수소가 있습니다.”
원본 출처 : UCB 뉴스 릴리스
