에너지는 지구를 운전합니다. 모든 생물이 성장하고 발전하며 기능하는 데 사용하는 통화입니다. 그러나 세포는 얼마나 적은 에너지를 가져야합니까? 바다에서 발견되는 미생물 세포보다 우수 할 수있는 해저 아래의 퇴적물 거부 미생물은 놀라운 답변을 제공하고 있습니다. 유기체는 과학자들이 자신이 삶의 에너지 요구에 대해 알고 있다고 생각한 것에 도전 할뿐만 아니라 삶의 것이 무엇인지, 어디에서 찾을 수 있는지 정의하는 새로운 방법을 힌트합니다.
지난주 과학 발전 연구원들은 해저 아래의 이상하고 숨겨진 생물권의 날짜까지 가장 완벽한 그림을 제시했습니다. 해양 시추 원정대는 거의 일시 중지 된 애니메이션에서 살아남은 가벼운 깊이와 발견되지 않은 세포를 반복적으로 조사하여 표면의 이웃보다 에너지가 적습니다. 그러나 새로운 연구에 제시된 모델은이 Zombielike 상태가 아마도 바다 퇴적물의 대부분의 미생물에 적용될 것이며, 일반적으로 이론적 인 최소 수명에 에너지 예산에 생계를 유지한다는 것을 보여줍니다.
.런던 퀸 메리 대학교 (Queen Mary University of London)의 지반 학자 인 제임스 브래들리 (James Bradley)는“세계 토양과 동등한 세포의 전체 생물권은 생존하기에 충분한 에너지를 가지고 있지 않습니다.
하위 시바닥 퇴적물에 사는 미생물에 대해 배우려면 과학자들은 일반적으로 샘플을 검색하기 위해 시추 원정대를 사용해야합니다. 그러나 이러한 임무는 어렵고 비싸고 지구 표면의 70%가 바다에 의해 덮여 있기 때문에“우리는 해양 퇴적물을 매핑하는 데 필요한 샘플의 수를 얻지 못할 것이라는 것을 매우 빨리 깨달았습니다. "따라서 우리는 존재하는 데이터를 사용하고 모델링 접근법으로 해당 데이터를 확장해야합니다."
.이를 위해 Amend, Bradley와 나머지 팀은 바다를 수십만 개의 섹션으로 나누었고 수십 년의 원정, 실험실 실험 및 이론적 모델의 데이터를 사용하여 각각의 젊은 퇴적물에 대한 자세한 프로파일을 추정했습니다. 그들이 추정 한 값에는 퇴적물의 나이, 세포의 밀도 및 분포, 세포가 에너지를 얻는 방법 및 세포가 이용 가능한 영양소를 대사하는 속도가 포함되었습니다.
이러한 값으로부터, 연구원들은 각 영역에서 세포의 전력 소비를 계산했습니다. 즉, 에너지 자체가 아닌 세포가 에너지를 얻고 사용하는 속도. 이 연구에 관여하지 않은 녹스빌 테네시 대학교의 미생물학자인 카렌 로이드 (Karen Lloyd)는“이것은 삶의 에너지에 대해 이야기하는 것이 더 정확하기 때문에 중요하다. “시간은 인생에서 정말 중요합니다.”
생명의 제프 토우트
그들은 바다 퇴적물에 묻힌 세포가 엄청나게 낮은 전력 수준에서 작동한다는 것을 발견했습니다. 전체적으로, 해저 아래에서 킬로미터를 연장 할 수있는 퇴적물의 미생물은 전체적으로 바다의 200 미터 상단에서 소비되는 전력의 10 분의 1 백분율을 통칭합니다. 각 세포는 평균적으로 Lloyd가 말한 것처럼“세계에서 가장 에너지 기타가 많은 것들 중 일부”보다 훨씬 낮은 전력 수준에서 퇴적물 매장에서 살아 남았습니다.
이 계산은 2015 년에 깊은 휴면 세포조차도 필수 분자에 대한 무작위 손상을 복구해야한다는 전제를 바탕으로 2015 년에 생명에 필요한 최저 전력을 추정하려고 시도한 팀 구성원의 초기 이론적 작업과 일치했습니다. 그들은 개별 세포의 경우이 전력 최소가 Zeptowatt 주위 또는 10 와트 주위의 호버링을 발견했습니다. 그것은 하루에 한 번 1 개의 나노 미터 소금 한 덩어리를 들어 올리는 데 필요한 힘입니다. (참고로, 인체는 평균 약 100 와트, 독서 조명의 힘을 사용합니다.) 새로운 모델은 하위 시바닥 퇴적물에 사는 세포가 그보다 약간 더 힘을 끌고 있음을 시사합니다.
이러한 종류의 측정은 이전에 개별 하위시 플로어 사이트에 대해 이루어졌지만, 다소 격리 된 경향이 있습니다. Lloyd는“우리는 여기저기서 개별 구멍을 많이 뚫었습니다. 그러나이 논문은 실제로 그것을 합쳐서 세계적 관점에 넣습니다.”라고 말했습니다.
정체의 생물권
연구 추정치의 의미는이 지하 생물 군계에 세포 분열이 거의 없다는 것입니다. 그것은 또한 모든 시간에 그 세포들이 전혀 진화하거나 변하지 않았을 수도 있음을 의미합니다. 정체가 특징 인 생물권입니다. Amend는“실제로 대부분의 세포는 간신히 매달려 있습니다. "세포가 진화하는 방법에 대한 우리의 개념은이 엄청나게 큰 생물권의 창 밖으로 나옵니다."
그럼에도 불구하고, 그들이 살아남은 숫자와 Eons 때문에,이 거의-그러나 무의미한 죽음의 세포는 메탄 생산, 지구 최대의 유기 탄소 풀의 저하 및 기타 과정의 분해에 중요한 역할을합니다. 로이드는“그들은 엄청나게 저전력 존재이지만 실제로는 지구에 크기가 큰 영향을 미칩니다.
그녀는“인생을 만들기 위해 많은 힘이 필요하지 않습니다.”라고 덧붙였습니다. 그리고 그것은 과학자들이 전에 보지 못했을 수도있는 영역에 생명이 존재할 가능성을 열어줍니다. 예를 들어, 세포는 조건이 개선 될 때까지 시간을 바르면서 한때 바다를 가졌던 세계에서 살아 남았을 것입니다.
이 모델은 포괄적이지만 여전히 완전하지는 않습니다. 약 260 만 년 거슬러 올라가는 젊은 지하 퇴적물에 중점을 둡니다. 더 깊은 퇴적물의 미생물은 더 적은 전력을 사용할 수 있지만 지구 껍질의 바위와 같은 다른 하층 서식지의 세포는 더 많이 사용할 수 있습니다.
이 모델의 가정은 또한 추가적인 조사를받을 자격이 있습니다. 로드 아일랜드 대학교 (University of Rhode Island)의 해양 작가 인 스티브 데 혼트 (Steve D 'Hondt)는“여기에는 많은 세부 사항이 있습니다. 예를 들어 유산소 및 혐기성 대사의 지리적 분포에 대한 새로운 작업의 추정치 중 일부는 이전의 결과와 완전히 일치하지 않는다고 말합니다.
.그러나 D 'Hondt는 다음과 같이 덧붙였다. 모델은 패턴을 발견하고 추가 테스트를위한 예측을한다. 일본 해양 지구 과학 기술 기관의 미생물학자인 유키 모로노 (Yuki Morono)는 브래들리와 동료들의 모델링 작업이 깊은 퇴적물 생활에 대한 자신의 연구 결과를 보완하고 일부 빈을 채우는 데 도움이 될 수 있음을 발견했습니다.
마진의 생존
Morono와 D 'Hondt는 2 주 전에 해저 아래의 1,000 만 년 길이의 파자마에 갇힌 박테리아를 부활 시켰다고 발표 한 연구원 팀의 지도자였습니다. 그들은 그 퇴적물의 대부분의 휴면 세포를 다시 인식 할 수있는 성장 상태로 다시 동축시켰다. 그러나 이전 연구에서 더 젊고 영양이 풍부한 퇴적물로 똑같은 것을 시도했을 때, 그들은 미생물의 작은 부분 만 부활 할 수 있습니다.이 세포는 겉보기에는 덜 거친 환경에 거주했기 때문에 반 직관적 인 결과입니다.
.Bradley의 새로운 논문의 모델은 가능한 설명을 암시합니다. 100 백만 년 된 퇴적물이 처음 형성되었을 때 갇힌 미생물은 실제로 더 많은 에너지 나 힘을 가졌을 수 있습니다. 모로노에 따르면, 아마도 그 초기 조건에 이어 에너지 수준이 더 즉각적으로 감소했을 때, 세포가 더 깊어지면서 장기 생존 가능성이 높아졌습니다.
그는 연구자들이 이러한 종류의 통찰력을 얻기 위해 더 많은 연구의 정보를 모델에 계속 통합하기를 희망합니다. 그러나 이미 모델링은 많은 과학자들이 의심 한 것을 확인하는 데 도움이 된 것 같습니다. “삶의 여백은 무엇입니까? 생명이되기 위해 무엇이 필요합니까?” 로이드가 말했다. "그다지 많지 않은 것이 밝혀졌습니다."
