Mitt examensarbete vid universitetet handlade om arkéer, närmare bestämt om en arkéart som lever i 80-gradig syra i heta källor. Det är en så extrem miljö att det enligt all logik inte borde vara möjligt att överleva där. Jag har fascinerats av dessa bisarra och oerhört tuffa småttingar ända sedan jag som universitetsstudent först hörde talas om dem. Varför hade ingen berättat om dem tidigare?
I många hundra år delade vetenskapsmännen (och de ytterst få vetenskapskvinnorna) in livet i fem riken; djur, växter, svampar, protister (= alla andra eukaryoter) och bakterier. Bakterierna kallades också för prokaryoter eftersom de, till skillnad från eukaryoterna, inte har någon cellkärna. Detta system användes fortfarande när jag var barn, trots att forskarna vid det laget hunnit bli ordentligt skeptiska till denna gamla ”sanning”.
Det var i den moderna molekylärbiologins begynnelse på 1970-talet som Carl Woese upptäckte att vissa celler som ser ut som bakterier i mikroskopet egentligen är något helt annat. I början kallades dessa för ärkebakterier och man tänkte sig att de måste vara någon sorts unik typ av bakterier, men med tiden blev det allt mer uppenbart att de så kallade ärkebakterierna inte alls är några bakterier. De är något helt annat. Och sedan 1990 har forskarna dumpat de fem rikena och övergått till att dela in allt liv på jorden i tre domäner istället: eukaryoter, bakterier och arkéer. Tyvärr tar det ett tag för vetenskapliga revolutioner att nå de svenska skolorna (har den gjort det än?), så där regerade fortfarande de fem rikena under hela 90-talet.
Arkéer finns, precis som bakterier, överallt. Bland annat lever de i de kalla och syrefattiga sedimentlagren på havsbotten. Arkéer är svårstuderade eftersom de ofta trilskas och vägrar växa i laboratoriemiljö. De få arkéer som går att odla brukar ha en metan- eller svavelbaserad ämnesomsättning, men nu har forskare upptäckt att vissa sedimentlevande arkéer istället lever på en proteindiet.
De utsöndrar enzymer som bryter ner proteiner i sedimentet till mindre bitar. Dessa mindre bitar tas sedan upp av arkécellerna genom speciella kanaler i cellmembranet för fortsatt nedbrytning och återanvändning av beståndsdelarna. Proteinerna kommer huvudsakligen från döda organismer och ansamlas i sedimenten där de ingår i en av jordens största reservoarer av organiskt kol. De sedimentlevande arkéernas nedbrytning av proteiner påverkar därför den globala kolcykeln. David Valentine uppskattar att det kan finnas 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 arkéer som lever i havssedimenten, så det är knappast någon liten effekt vi pratar om.
Dessutom finns de inte bara i sedimenten ovanpå havsbotten. En annan grupp forskare har letat liv på helt nya ställen och funnit att det lever mikroorganismer, inklusive arkéer, även inne i själva jordskorpan. De har borrat flera hundra meter ner i 3,5 miljoner år gammal jordskorpa av basalt som ligger under sedimentet på havsbotten utanför västra USA. Där, inne i själva jordskorpan, hittade de levande mikroorganismer som verkar ha metan- och svavelbaserad ämnesomsättning. De oceaniska plattorna är den största potentiella livsmiljön på hela jorden, så detta fynd har potentiellt stor betydelse.
Än vet vi inte hur mycket liv som egentligen finns där nere, men det skulle kunna vara det första stora ekosystem på jorden som drivs av kemosyntes snarare än fotosyntes. Vilket är egentligen det vanligaste systemet? På jordytan är livet fotosyntetiskt och använder solenergi för att omvandla koldioxid till organiska molekyler. Kemosyntetiskt liv är helt oberoende av solen och använder istället energi från andra källor. I den varma havsskorpan (temperaturen ligger konstant på ungefär 64°C) frigörs energi när havsvatten tränger in i basalten och reagerar med den, och det är denna energi som verkar utgöra basen för livet där inne.
För att kontrollera att de spår av liv de hittat inne i basalten inte bara var nedbrytningsprodukter från döda organismer försökte de odla proverna på laboratoriet. De växte visserligen mycket långsamt, men de producerade mätbara mängder metan vilket visade att de innehöll levande metanogener. Livet har ännu en gång visat sig klara mer än vi trott. Finns det egentligen någon gräns för var det är möjligt att leva?
Källor:
Mark A. Lever m.fl. (2013) Evidence for Microbial Carbon and Sulfur Cycling in Deeply Buried Ridge Flank Basalt. Science 339, s. 1305. Se också kommentar av Ed Yong (Life found deep under the sea) på Nature News & Comments den 14 mars.
Karen G. Lloyd m.fl. (2013) Predominant archaea in marine sediments degrade detrital proteins. Nature 496, s. 215. Se också kommentar av David L. Valentine (Microbiology: Intraterrestrial lifestyles). Nature 496, s. 176
Carl R. Woese, Otto Kandler och Mark L. Wheelis (1990) Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. PNAS 87, s. 4576