TEMA BROJA

Dr Ana Paunović

Put u središte Zemlje / Nepoznata bića

Život u utrobi planete

Niko sa sigurnošću ne zna kako su dospeli tamo, ali sasvim je moguće da u dubokim rudnicima žive hiljadama godina. Samo njihovo postojanje ukazuje na to da neke višećelijske životinje mogu opstati daleko dublje u Zemljinoj kori nego što se mislilo da je moguće. Tokom osamdesetih godina prošlog veka, naučnici su otkrili da živo biće može opstati hiljadama metara ispod Zemljine povr- šine. Većina naučnika je do sada bila uverena da je u utrobi Zemlje opstanak moguć samo jednoćelijskim organizmima, kao što su bakterije. U dubini Zemlje je vruće, vlada tamai, pored toga, kiseonika je izuzetno malo. U dubini vlada i oskudica hrane, tako da je svaka životinja koja bi se tamo nastanila prinuđena da se bori za pristojan obrok.

Nematode i tardigrade

Naučnik iz Belgije, Gejtan Burgonj razmišljao je drugačije. On je bio uveren da jedna grupa životinja ipak može da preživi duboko u Zemljinoj kori, i to valjkasti crvi - nematode. Razlog za to je što su nematode izuzetno izdržljive i u stanju su da se nose sa ekstremnim vrućinama, hladnoćom, pa i dehidracijom. Oni imaju način koji im omogućava da prežive. Nematode mogu preći u poseban oblik, što je faza koja se naziva rezistentni stadijum.

U ovom obliku, oni mogu da pre- žive teške uslove tokom dužeg vremenskog perioda, pre nego što se uslovi poboljšaju, što ih čini sličnim tardigradama. Tardigrad, ili vodeni medved, je prvi put otkriven 1773. godine, a ime je dobio tri godine kasnije, od latinske reči tardigrada, što znači: spor hodač. Ova grupa životinja je verovatno nešto najekstremnije što je planeta Zemlja videla i ne prestaje da fascinira naučnike. Ove sićušne životinje mogu preživeti ulaskom u neki vid mirovanja i kada su skuvane, smrznute, smrljvene, isušene, ozračene, pa čak i lansirane u svemir.

Zanimljivo je da, umesto da nasleđuju genetski materijal od svojih roditelja, tardigrade mogu da obnove DNK ošte- ćenu u ekstremnim uslovima tako što će apsorbovati gene drugih vrsta. U rezistentnom stadijumu, nematode ulaze u fazu mirovanja, kada se njihov metabolizam usporava. Ovu fazu aktivira feromon koji se javlja pri nedostatku hrane, visokim temperaturama ili prenaseljenosti. Nematode u rezistentnom stadijumu su izuzetno otporne. Kada se svemirski šatl „Kolumbija“ raspao nakon ponovnog ulaska u Zemljinu atmosferu 2003. godine, bilo je nematoda na brodu: one su preživele i raspad broda i pad nazad na Zemlju.

Nematode naseljavaju gotovo sve delove sveta. Mogu se naći u toplim izvorima, u pustinjama, na visokim planinama, kao i u najdubljim okeanima. One žive na Antarktiku, unutar stomaka drugih životinja, uklju- čujući i ljude, pa čak i unutar posteljica kitova ulješura tako da je bilo logično da, ukoliko bi uopšte neka životinja mogla da živi veoma duboko u Zemlji, to bi bili ovi izdržljivi crvi. 

Crvi iz pakla

Burgonj je odlučio da proveri tu prepostavku, ali skeptični donatori su mu uskratili finansiranje. On se zbog toga udružio sa Tulis Onstot, sa Univerziteta Prinston, u Nju Džersiju, koji je verovao da bi nematode mogle postojati duboko pod zemljom. Njih dvojica su koristili vlastitu ušteđevinu da bi otputovali u Juž- nu Afriku. Izabrali su južnoafričke rudnike jer spadaju u najdublja dostupna mestima na Zemlji. Rudari su ih izbušili do dubine više od 3,2 km, pa su istraživači mogli lako pristupiti skrivenom podzemnom svetu. Burgonj je započeo potragu za živim bićima u toplim i vlažnim rudnicima.

On je uzeo uzorke vode iz bušotina u stenama koje su prethodno izbušili geolozi u potrazi za rudom, u nameri da provere gasove i vodene džepove pre izvođenja radova, a zatim filtrirao tu vodu u potrazi za životom. Kada je pogledao pod mikroskop, pronašao je mnogo malih crva; to su bile prve životinje koje su otkrivene duboko pod zemljom. Pre ovog otkrića, bilo je poznato da nematode žive samo do nekoliko desetina metara ispod zemlje. Sledeći korak je bio da se pokaže da crvi nastanjuju rudnik, a ne da su slučajno dospeli na cipelama rudara ili putem drugog zagađenja.

Da bi potvrdio ovaj nalaz, Burgonj je proveo godinu dana testirajući 31.582 l vode korišćene za potrebe rudnika. On je takođe ispitao zemljište u neposrednoj blizini bušotine. Pošto nije na- šao ni jednog crva u toj vodi, dokazao je da nematode ne dolaze u rudnik odozgo, sa površine. Nematode koje je pronašao u tlu pripadale su različitim vrstama. On je pokazao da se crvi koji su se našli u dubini radije hrane bakterijama koje žive u rudniku nego spoljašnjim bakterijama, što je ukazivalo na to da su one dobro prilagođene rudniku. Tim naučnika je konačno svoje rezultate objavio 2011. „Kada idete duboko u zemlju, pritisak raste, kao i temperatura, kiseonik se smanjuje, a hrana postaje oskudnija i zbog toga su neki prepostavili da je potraga za višećelijskim životinjama bila nalik ludosti.”, rekao je Burgonj.

Ipak Burgonj nije pronašao samo jednu vrsta crva, već četiri, koji žive u tri odvojena rudnika. Dve vrste - Plectus aquatilis i nepoznata nematoda - prona- đene su u rudniku Driefontein, na dubini od 0,9 km, na +24° C. Vrhunac njihovog istraživanja bila je vrsta đavolji crv - Halicephalobus mephisto, dužine oko 0,5 mm, nova vrsta za nauku. Ovu vrstu nazivaju i crvom iz pakla, jer s otvorenim ustima nalikuje čudovištu iz nekog horor filma. Utvrđeno je da đavolji crv živi u rudnik zlata Beatriks, 240 km jugozapadno od Johanesburga, gde je nađen pod zemljom na dubini od 1,3 km. U takvim dubinama temperature se kreću do +37° C, što znači da je takvo stanište toplije nego što većina nematoda na površini mogu izdržati. 

Hrana u sluzavom sloju

U to vreme, mnogi mediji su opisali đavoljeg crva kao životinju koja živi najdublje u Zemljinoj kori. Ali, to zapravo nije bio slučaj! DNK još nepoznate vrste je pronađen u vodi čak 3,6 km duboko u rudniku TauTona, gde su temperature oko +48° C. Ova misteriozna vrsta bila je prva živa životinja koju su do sada pronašli na toj dubini. Zbog toga što je đavolji crv dobio svu medijsku pažnju, pogrešno je zapamćeno da je 1,3 km bila najve- ća zabeležena dubina.

Burgonj je izjavio da nematode nisu marginalno zastupljene, nego su i te kako uspeš- ne i prisutne u dubinama Zemljine kore. Nematode se hrane sluzavim slojem koji se naziva biofilm, a koji se sastoje od miliona bakterija na gomili. Svaka bakterija je 10 milijardi puta manja od crva. Taj gnjecavi biofilm je zalepljen na zidove bušotina koje je čovek napravio.

Ovo ukazuje na to da su, tragajući za zlatom, ljudi nenamerno stvorili savršeno stanište za crve. Nizak nivo kiseonika ne smeta crvima. Dok je ljudima potrebno da vazduh sadrži 21% kiseonika, nematode nisu tako izbirljive i mogu dobro da funcionišu sa svega 0,5 %. Visoke temperature takođe ne predstavljaju problem. Čak i temperatura od +48° C u rudniku TauTona ne predstavlja ništa posebno za neke vrste nematoda, za one koje su pronađene u toplim izvorima od +61° C. Čini se da su nematode već evoluirale u pravcu da izdrže visoku temperaturu i razarajući pritisak mnogo pre nego što su ušle u rudnike. 

U čekanju na bolja vremena

Genetsko testiranje pokazuje da je đavolji crv najbliskiji sa vrstom Halicephalobus gingivalis, koja može živeti samostalno, hraneći se bakterijamam, a povremeno parazitira u konjima, magaracima, zebrama, pa čak i ljudima. Slična je već pomenutoj vrsti P. aquatilis, koja je uobičajena slatkovodna nematoda. Obe vrste su već evoluirale da izdrže nizak procenat kiseonika i visoke temperature, tako da nisu bila potrebne dodatna prilagođavanja. Iako je stanje duboko ispod površine ekstremno, uslovi nisu toliko ekstremni za nematode. Nematode koje žive u tlu mogu u svom 24-časovnom ciklusu izdržati pržeće sunce, prekomernu sušu, poplave pa i zamrzavanje.

One doživljavaju stres na dnevnoj bazi tokom cele godine. Moglo bi se reći da nematode imaju ekstremne uslove za doručak, ručak i večeru. Kao takve, ne čudi da mogu da prežive u ekstremnim uslovima i ispod površine. Ono što je manje jasno je kako su crvi dospeli dole i koliko dugo su bili tamo. Metodom analize radioaktivnog ugljenika pokazano je da je voda u kojoj su nematode pronađene stara 3.000-12.000 godina. To ukazuje na pretpostavku da su crvi tamo najmanje 3.000 godina, ali to nije dokaz.

Oni su možda drevnom kišom sprani kroz pukotine u Zemljinoj kori? Šta god da je dovelo do egzodusa crva sa površine, oni zapravo nemaju razloga da se vrate na površinu. Život tih crva je poput letnjeg kampa u odnosu na crve koji žive na površini, jer duboko ispod površine okruženje je stabilnije nego na površini, gde se svaki čas menjaju uslovi. Dokle god postoji konstantan protok kiseonika i hrane, a temperatura nije previsoka, crvima je dobro. Ako zagusti, oni mogu preći u rezistentni stadijum u cilju opstanka i čekati da prođu „loša vremena“. To verovatno znači da se ove životinje mogu zapravo naći još dublje nego što je utvrđeno.

Ispod 1,6 km, na +110 C

Najvažniji faktor u tome koliko duboko crvi mogu živeti je temperatura. Iako jednoćelijski organizmi mogu preživeti na vrlo visokim temperaturama, Burgonj smatra da bi bilo iznenađujuće ako bi se neka životinja,složena poput nematoda, mogla naći u staništu u kojem je temperature iznad +60° C. Koja god da je najniža granica, sada je jasno da se život može spustiti vrlo duboko. Sve je više i više primera živih bića koja su iskopana kilometrima pod zemljom.

Studija iz 2008. godine govori o nalazu mikroorganizama koji se nalaze 1,6 km ispod morskog dna, na temperaturi između +60 i +110° C. U 2013. godini, na- đen je mali puž prozirne ljušture koji živi gotovo 1 km ispod površine zemlje u nizu pećina koji uključuje neke od najdubljih jama na svetu. Njegova providna ljuštura ukazuje na to da se puž prilagodio životu u pećinama. U oktobru 2014. godine, istraživači sa Univerziteta Jejl prijavili su dokaz o bakterijima koje žive 19 km pod zemljom! Ispitali su stene i kamenje na ostrvu Lopez, kod obale države Vašington. Stene sadrže neobično visok nivo lakog oblika ugljenika, što je zaštitni znak mikroba koji proizvode metan. Studija ukazuje na to da su mikrobi, duboko u Zemljinoj kori, promenili hemijski sastav drevnih stena. U međuvremenu Burgonj je nastavio da traži crve na drugim dubokim mestima.

U avgustu 2015. godine, našao je 20 nematoda koji žive u stalaktitima koji visi sa tavanice rudnika. To je bio prvi put da su nematode otkrivene da žive u takvom jedinstvenom okruženju. Jedan od crva, Monhystrella parvella, koji se normalno nalazi u moru, nađen je unutar stalaktita na 1,4 km dubine podzemnog rudnika zlata Beatriks. Pošto nije bilo pukotina u stalaktitima, izgleda da su crvi bili zarobljeni u njima kada su prvi put formirani. Bakterije su se takođe nalazile unutr stalaktita, što ukazuje da su nematode dobile spreman izvor hrane. M. parvella je takođe nađena na 3,6 km dubine, u istoj bušotini iz rudnika TauTona koja je sadržala nepoznatog crva.

Ova dva crva sada dele titulu stanovnika najdubljih delova Zemljine kore. Misterija je kako su marinski crvi stigli i odakle su došli. Vrsti M. parvella potrebna je slana voda da pre- živi. Voda stalaktita je dovoljno slana za njih, ali rudnik se nalazi gotovo u centru Južne Afrike, tako da je najbliži okean udaljen stotinama kilometara. Jedna mogućnost je da su crvi pre 250-350.000.000 godina uneti u te dubine, kada je to područje pokrivalo epikontinentalno more. Slana voda mogla je prodreti u stene, pa tako i crvi s njom. Alternativno, Južna Afrika ima puno solana, koje redovno posećuju velika jata ptica. Ove ptice su mogle preneti crve od obale na površinu iznad današnjih rudnika. Međutim, Burgonj smatra da je to malo verovatno, jer nematode brzo ugibaju bez stalnog dotoka slane vode.

Dr Ana Paunović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"