Největší masochisté mezi organismy. Život v místech nevhodných k životu

Extrémní, tedy správně řečeno extremofilní (extrémy milující) organismy najdeme v horkých pramenech, sopečných zřídlech, v místech s brutálně nízkou teplotou nebo roztocích, které se svým složením blíží koncentrovaným kyselinám.

Tam, kde je víc než horko

Psal se rok 2003, kdy byla v hydrotermálním průduchu v Puget Sound v USA objevena hypertermofilní archeobakterie, která bez větších náznaků strádání přežívá při teplotách 121 °C. Teprve teplota 130 °C zastavuje její růst. Bakterie patřící do třídy Thermoprotei nemá zatím jméno, ale nese pouze označení „Strain 121“. Před tímto objevem jsme se na základě proběhlých pokusů domnívali, že patnáctiminutový var v autoklávu zabije vše živé. Strain 121 je tak absolutním známým rekordmanem přežití ve vysokých teplotách. V jejím metabolismu hraje podle všeho důležitou roli železo.

Držiteli předchozího rekordu byly bakterie Pyrolobus fumarii a Pyrococcus furiosusze skupiny Crenarchaeota, které žijí při teplotách kolem 113 °C v sirných vývěrech sopečného ostrova v Itálii.

Vysoké teploty ale nevyhledávají jen bakterie. Mnohoštětinatí červi rodu Alvinella vydrží teploty kolem 70–80 °C. Pouštní mravenci druhu Cataglyphis bicolor živící se mrtvými pouštními živočichy, přežívají v teplotách až kolem 55 °C.

Ani mráz je nezastaví

V Antarktidě byl objeven mikroorganismus Cryptoendolithotrophs, který prospívá i v teplotách –15 °C. Šestinozí chvostoskoci, které řadíme do kmene členovců, bývají aktivní i při teplotě –10 °C. V těle mají totiž glycerol a podobné látky, které brání zmrznutí tělních tekutin. Jiní členovci dokážou v klidovém stavu dlouhodobě přečkávat teploty i –60 °C. I mezi obratlovci najdeme také celou řadu odolných živočichů. Dlouhodobé zmražení přečkají např. někteří skokani a ocasatí obojživelníci.

Fotosyntéza v extrémních podmínkách a za tmy

Ze školy si asi většina z nás pamatuje, že některé bakterie, řasy, sinice a hlavně vyšší zelené rostliny získávají ústrojné látky při procesu zvaném fotosyntéza. Díky slunečním paprskům se v chloroplastech přeměňuje voda a oxid uhličitý na energeticky bohaté cukerné látky a kyslík. Ve škole nám také říkali, že vše je podmíněno i vhodnou teplotou. Je to ale pravda? V drtivé většině případů to jistě platí, ale jak by řekl klasik: „Výjimka potvrzuje pravidlo.“

Jednobuněčná zelená řasa druhu Prasiola crispa provádí fotosyntézu i v neuvěřitelných dvaceti stupních pod nulou. Na druhém konci pomyslné škály fotosyntetizujících extrémistů je acidofilní (kyselinomilná) a termofilní (horkomilná) ruducha rodu Cyanidium, u níž probíhají fotosyntetické procesy i při šedesáti stupních nad nulou.

Nejzajímavější jsou nejspíš zelené sirné bakterie. Proč? Rostou totiž poblíž hydrotermálních vývěrů v Tichém oceánu u pobřeží Mexika, a to v absolutní tmě. K životu jim stačí jen velmi slabé světlo. Zázračně dokážou využít jen jednotlivé fotony ve viditelné části světelného spektra vyzařované žhavými horninami a vodou. Předpokládá se, že mají specifický systém podpůrných barviv.

Je radiace smrtelná? Pro některé bakterie ani omylem!

Pro většinu organismů včetně člověka je situace spojená s ozářením vyšší dávkou radiace nebo rentgenových paprsků spojená přinejmenším se zdravotními problémy. Udává se, že člověk onemocní již při dávce rovnající se 2 Gy a dávka kolem 6–10 Gy se obecně považuje za smrtelnou.

V blízkosti jaderných zařízeních nacházíme kokovitou bakterii rodu Deinococcus radiodurans, která mezi ostatními organismy vyniká právě enormní odolností proti gama záření. Bez zásadních změn a problémů přežívají tyto bakterie záření o síle 5000 Gy. Přibližně 40 % z populace zvládne i dávku kolem 15 000 Gy. Během takového ozáření sice dochází k rozlámání DNA, ale ta se opět do několika hodin opraví.

Z mnohobuněčných živočichů jsou nejodolnější švábi a štíři, kteří zvládnou ozáření až 900 Gy a želvušky.

Roztomilý, ale nezničitelný „medvídek“

Řeč bude o želvuškách (Tardigrada). Poprvé tyto asi 1–1,5 mm velké tvory připomínající stavbou těla členovce pozoroval v roce 1773 německý zoolog Johann August Ephraim Goeze a nazval je „kleiner Wasser Bär“ (malý vodní medvěd). I když žijí skoro všude včetně extrémně chladných nebo naopak suchých oblastí, stále o nich mnoho nevíme.

Jsou to opravdoví titánové mezi extremofilními organismy. Dokážou krátkodobě přežít i při teplotách kolem 150 °C, nebo naopak v krutě nízkých teplotách kolem –272 °C. Odolávají i vysokému tlaku dosahujícímu až 600 MPa. Zvládnou dlouhodobé zmrznutí a ozáření rentgenovými paprsky do 5700 Gy. Vynikají také dlouhověkostí a dokážou prý žít až 100 let.

Nepříznivé podmínky přečkávají ve stavu, který biologové označují jako „anabióza“. Omezí veškeré životní procesy, úplně vyschnou a buňky obalí cukrem. K normálnímu fungování ale samozřejmě potřebují kyslík a dostatek vlhkosti.

Kde najdeme další masochisty?

Život vesele bují např. i v silných roztocích soli, kde přežívají tzv. halofilní (slanomilné) bakterie rodu Dunaliella. Udává se, že zvládnou žít až v 30% roztoku soli. V extrémně zásaditých roztocích s pH 10,5 bylo nalezeno hned několik druhů organismů. Rekordmany jsou zejména bakterie Natronobacterium a Bacillus firmus společně se sinicí rodu Spirulina.

Říká se, že v kosmu není život. Nemusí to však být ale nutně pravda. Bacillus subtilis (česky bacil senný) je aerobní nepatogenní bakterie, která dokázala přežít v simulovaných laboratorních podmínkách dlouhých šest let. Ovšem opravdovým hrdinou nechtěného přežití v kosmickém prostoru je streptokok Streptococcus mitus, který zcela nechráněn přežil neuvěřitelné tři roky na Měsíci na povrchu sondy Surveyour III.

Nemusíme ale létat do vesmíru, abychom našli ojedinělé dlouhověké organismy. V jantaru byly nalezeny spory bakterií staré 20–40 milionů let, které se dokonce podařilo oživit. Život si tedy vždycky najde cestu a často to je i ve velmi extrémních podmínkách.

Text: David Hainall