Ακραιόφιλα: Η άγνωστη ζωή των βακτηρίων που ευδοκιμούν σε ακραίες συνθήκες

Οι πολύπλοκοι οργανισμοί, ιδιαίτερα οι μεγάλοι, όπως ο άνθρωπος, είναι σχεδιασμένοι να είναι αρκετά απαραβίαστοι πύργοι της δικής τους εσωτερικής βιοχημείας: στις περισσότερες περιπτώσεις, αν δεν καταπιούμε ούτε εισπνεύσουμε μία ουσία, δεν μπορεί κατά βάθος να μας αλλάξει. Έτσι, οι βιοχημικές διεργασίες όλων των σπονδυλωτών τείνουν με την πάροδο του χρόνου να παραμένουν σχεδόν ίδιες.

Τα βακτήρια, από την άλλη πλευρά, είναι πολύ πιο εκτεθειμένα στις χημικές μεταβολές του περιβάλλοντος. Μια αποικία μπορεί να βρεθεί ξαφνικά λουσμένη σε μια βλαβερή χημική ουσία – ας πούμε, ένα απολυμαντικό σαν το οικιακό λευκαντικό. Αναρωτιέται κανείς πώς αυτοί οι ιδιαίτερα ευάλωτοι οργανισμοί έχουν εξελιχθεί σε μια εκπληκτική ποικιλία χημικών ουσιών.

Πράγματι, η βακτηριακή εξέλιξη οφείλεται στη χημική καινοτομία, στην παραγωγή ενζύμων (ή στη μετασκευή παλαιών) για να κάνουν νέα χημικά κόλπα. Μία από τις πιο συναρπαστικές και διδακτικές ενδείξεις αυτού του εξελικτικού μοντέλου συμβαίνει μεταξύ των βακτηρίων των οποίων τα μυστικά μόλις αρχίσαμε πρόσφατα να μαθαίνουμε, μία ομάδα γνωστή ως «extremophiles/ακραιόφιλα» λόγω της προτίμησης των μελών της για τα πιο αφιλόξενα περιβάλλοντα.

Βρέθηκαν βακτήρια στις θερμές πηγές του Γέλοουστοουν (το Pyrococcus furiosus ευδοκιμεί σε βραστό νερό και παγώνει μέχρι θανάτου σε θερμοκρασίες κάτω από τους 70 βαθμούς) και στο υπέρθερμο νερό των ρηγμάτων σε μεγάλα βάθη της θάλασσας (όπου η υψηλή πίεση στο βάθος αποτρέπει το νερό από τον βρασμό). Έχουν βρεθεί ότι ζουν σε περιβάλλον όξινο όπως το πυκνό θειικό οξύ και σε οξέα αλκαλικά περιβάλλοντα. Το Thermoplasm acidophilum είναι ένα παντός καιρού ακραιόφιλο και αντέχει, όπως υποδηλώνει και το όνομά του, τόσο στις υψηλές θερμοκρασίες όσο και στο χαμηλό pH.

Ορισμένα είδη έχουν ανακαλυφθεί σε πετρώματα που σχετίζονται με αποθέσεις πετρελαίου, μετατρέποντας το πετρέλαιο και άλλα οργανικά υλικά σε πηγές κυτταρικής ενέργειας, κάπως σαν πάρα πολλά μικρά σοφιστικέ αυτοκίνητα. Ένα από αυτά τα είδη κατοικεί σε βράχους ένα μίλι ή περισσότερο σε βάθος και πεθαίνει παρουσία οξυγόνου. Ταιριαστά, λοιπόν, ονομάζεται Bacillus infernus.

Ίσως τα πιο αξιοσημείωτα μικρόβια που ανακαλύφθηκαν τα τελευταία χρόνια είναι αυτά που υπονομεύουν αυτό που κάποτε θεωρήθηκε βασικό δόγμα της βιολογικής επιστήμης – ότι όλη η ενέργεια για τις διαδικασίες διαβίωσης έρχεται τελικά από τον ήλιο.

Ενώ ακόμη και το B. infernus και τα πετρελαϊκά βακτήρια που απαντούν σε ιζηματογενή πετρώματα συνδέονται με το οργανικό παρελθόν – ο ήλιος λάμπει πριν από καιρό στα φυτά και τα ζώα, των οποίων τα απομεινάρια είναι σήμερα ορυκτά καύσιμα-, τα λεγόμενα λιθοαυτότροφα είναι ικανά να εκχυλίζουν τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται από τα βράχια που δημιουργούνται de novo από τα ηφαίστεια.

Αυτά τα πετρώματα – ο γρανίτης είναι ένα παράδειγμα – δεν φέρουν ίχνη οργανικού υλικού. Δεν περιέχουν κανένα ίχνος της ενέργειας των ηλιόλουστων προϊστορικών ημερών. Τα λιθοαυτότροφα πρέπει να κατασκευάσουν τα δικά τους οργανικά μόρια από ανόργανα υλικά. Ζουν, κυριολεκτικά, με μια διατροφή πετρωμάτων.