W domku jest milutko, w domku tak cieplutko

19 lutego 2019
Blog szalonych naukowców

Ekstremofile, jak sama nazwa wskazuje, żyją w warunkach ekstremalnych. Wśród nich są termofile żyjące w wodach gorących. Według jednej z typologii za termofile uznaje się glony preferujące wody powyżej 25 st. C, co – przyznajmy – szału nie robi. W praktyce o termofilach myśli się, gdy widzi się organizmy żyjące w temperaturach denaturujących białko, co najmniej 40 st. C, lepiej 60 st. C, a najlepiej takie ok. 100 st. C.

Termofile można znaleźć w gorących źródłach. Tu wraca problem, że nie każde gorące źródło robi na nas wrażenie, więc niech będą gejzery. Chociażby w Yellowstone czy na Islandii. W Yellowstone w latach 60. odkryto bakterie, dla których utworzono nowy rodzaj Thermus. Tam dominuje gatunek Thermus aquaticus. Z kolei na Islandii licznie występuje Thermus scotoductus. Ten gatunek jest kosmopolityczny, występując w systemach hydrotermalnych Hawajów, w wodach kopalnianych Południowej Afryki (wiecie, że od 2015 r. taka jest formalna polska nazwa skrócona państwa, które dotąd było nazywane tylko nazwą oficjalną, czyli Republiką Południowej Afryki albo skrótowcem?), gorących źródłach USA i całej Europy. Właśnie na Islandii wydaje się najbardziej zróżnicowany, tworząc różne szczepy.

Thermus scotoductus jest termofilem z prawdziwego zdarzenia, a w porównaniu z krewniakami z rodzaju jest mało skrajny. Najlepiej się czuje w temperaturze 60–65 st. C i przy odczynie w zasadzie obojętnym. Nie przepada za zasoleniem. Ma za to całkiem przydatną cechę, jaką jest fakultatywna beztlenowość, czyli zarazem fakultatywna tlenowość. W warunkach beztlenowych może zamiast tlenu wykorzystywać żelazo na trzecim stopniu utlenienia. Jest to o tyle trudne, że w takich warunkach żelazo łatwo przechodzi na drugi stopień utlenienia nawet bez pomocy bakterii, więc jest go mało. Chyba że warunki tlenowe są zmienne i żelazo się na zmianę utlenia i redukuje. Takie warunki można znaleźć w niektórych układach geotermalnych, ale także w stalowych systemach ciepłowniczych. Stąd już na początku lat 70. odnaleziono ten gatunek w instalacji w pralni, a opis naukowy oparto na osobnikach z geotermalnego systemu grzewczego rzeźni.

No właśnie, jeżeli chcemy spotkać ekstremofile, nie musimy jechać do gejzerów. Możemy je znaleźć w kaloryferze. Czytelnicy ze Stanów Zjednoczonych mogą je znaleźć z prawdopodobieństwem mniej więcej połowicznym, więc można się spodziewać, że w Europie jest podobnie. Nie zawsze będą to w pełni aktywne osobniki, bo w wielu próbach stwierdzano tylko formy przetrwalne, które jednak w laboratorium wykiełkowały.

Termofile w naturze żyją w pewnym rozproszeniu. Niektóre rodzaje, jak Sulfolobus (to archean, a nie klasyczna bakteria, choć tradycyjnie włączany do tzw. bakterii siarkowych), są tworzone przez silnie endemiczne gatunki występujące tylko w jednym systemie hydrotermalnym. Każdy taki system jest środowiskową wyspą oddzieloną od pozostałych trudną do przebycia barierą. W związku z tym badacze spodziewali się, że systemy ciepłownicze będą pod tym względem podobne i np. w kaloryferze w domu koło Yellowstone będą te same gatunki czy nawet szczepy co w parku, a w innym regionie będą inne.

Okazuje się, że wcale nie. W wodzie z grzejników znajdowano różne gatunki termofili (i nie tylko – zdarzały się też gatunki występujące po prostu w wodzie wodociągowej czy studziennej), ale ich zróżnicowanie geograficzne ma się nijak do zróżnicowania naturalnego, a w każdej próbce z termofilami znalazł się właśnie Thermus scotoductus. Co ciekawe, szczep powszechnie występujący w amerykańskiej wodzie ciepłowniczej nie ma krewnych w Ameryce, a na Islandii, która jest dla tego gatunku ewolucyjnym nomen omen gorącym punktem.

Czy jest się czym przejmować? Nie wiem, czy ktokolwiek szacował wpływ termofili na infrastrukturę, w której żyją. Raczej są niegroźne zdrowotnie. Jeżeli jakiś organizm preferuje 60-stopniowe środowisko, w ciele człowieka niespecjalnie ma czego szukać. Oczywiście, mógłby wytwarzać substancje, które przez przypadek okazałyby się toksyczne (jak się wydaje, tak jest w przypadku sinic, których toksyny wcale nie są wycelowane w ssaki, a nasze zatrucia są niejako rykoszetem), ale chyba w tym przypadku tak nie jest.

Zatem cieszmy się, że w naszych kaloryferach też z całkiem dużym prawdopodobieństwem jest pewien ekosystem. I to ekosystem ekstremalny. Może nie tworzy wielokolorowych mat, jak te w Yellowstone, ale zawsze to coś.

fot. Diane Montpetit, domena publiczna

  • Regina L. Wilpiszeski,  Zhidan Zhang, Christopher H. House (2019) Biogeography of thermophiles and predominance of Thermus scotoductus in domestic water heaters Extremophiles 23 (1), 119–132, doi:10.1007/s00792-018-1066-z