• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Zwierzę w doskonałej formie mimo braku tlenu

    28.04.2010. 18:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Czy zwierzęta mogą żyć bez tlenu? Wyniki nowych badań unijnych wskazują, że owszem. Naukowcy odkryli niedawno, że pierwsze wielokomórkowe organizmy naszej planety były w stanie przetrwać i rozmnażać się w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu. Wyniki opisane w czasopiśmie BioMed Central (BMC) Biology stanowią dorobek finansowanych ze środków unijnych projektów HERMES i HERMIONE, które otrzymały 15,56 mln EUR i 8 mln EUR odpowiednio z Szóstego i Siódmego Programu Ramowego (6PR i 7PR).

    Stworzenia występujące w głębinach Morza Śródziemnego utrzymują się przy życiu w środowisku pozbawionym tlenu, ale obfitującym w toksyczne siarczki. Naukowcy stwierdzili, że organizmy wielokomórkowe, które należą do grupy kolczugowców, nie tylko utrzymują się przy życiu, ale są aktywne metabolicznie, a nawet zdolne do rozmnażania się.

    Zespół odkrył te organizmy w czasie 3 wypraw oceanograficznych, jakie miały miejsce na przestrzeni 10 lat. Naukowcy szukali żyjącej fauny w osadzie basenu Atalanty Morza Śródziemnego, który znajduje się około 200 kilometrów od zachodnich wybrzeży greckiej wyspy Kreta. Ten głębinowy hipersłony basen, który ma około 3,5 km głębokości, jest w znakomitej części całkowicie beztlenowy (występuje tam brak lub poważny niedobór tlenu).

    "Sądzono, że te ekstremalne środowiska są zamieszkiwane wyłącznie przez wirusy, bakterie i archeony (tj. mikroorganizmy jednokomórkowe)" - wyjaśnia naczelny autor, profesor Roberto Danovaro, dziekan Wydziału Nauk o Morzu Politechniki Marche w Ankonie, Włochy. "Wcześniej odkryto tam ciała zwierząt wielokomórkowych, ale sądzono, że opadły z wyższych, natlenionych warstw wody. Nasze wyniki wskazują na to, że wydobyliśmy żywe zwierzęta. Niektóre nawet zawierały jajeczka."

    Mikroskopia elektronowa pozwoliła naukowcom odkryć, że te malutkie stworzenia posiadają organelle przypominające hydrogenosomy, w które są wyposażone organizmy jednokomórkowe żyjące w środowiskach beztlenowych.

    W wypowiedzi na temat wyników tych przełomowych badań, profesor Lisa Levin z Instytutu Oceanograficznego Scripps w USA stwierdziła: "Odkrycie Danovaro i jego zespołu daje kuszącą obietnicę życia wielokomórkowego w innych środowiskach beztlenowych, na przykład w podpowierzchniowym oceanie pod kominami hydrotermalnymi czy strefami subdukcji w innych basenach beztlenowych."

    Jak zauważają dr Marek Mentel z Uniwersytetu Comeniusa na Słowacji i dr William Martin z Uniwersytetu w Dusseldorfie w Niemczech: "Odkrycie życia wielokomórkowego w stale beztlenowym środowisku daje pojęcie o tym, jak mogła wyglądać znaczna część ekologii Ziemi w przeszłości w "oceanie Canfielda" [siarczkowym, częściowo natlenionym oceanie występującym między okresem achajskim a ediakarskim] przed podniesieniem się głębokich, morskich warstw tlenu i pojawieniem się pierwszych dużych zwierząt w skamielinach sprzed mniej więcej 550-600 milionów lat."

    Koordynowany przez brytyjskie Państwowe Centrum Oceanografii w Southampton projekt HERMES (Badania gorących punktów w ekosystemach na obrzeżach mórz europejskich) postawił sobie za cel prognozowanie zmian bioróżnorodności w powiązaniu z naturalnymi i antropogenicznymi zmianami środowiskowymi poprzez stworzenie pierwszego, kompleksowego, paneuropejskiego systemu informacji geograficznej o obrzeżach. W skład konsorcjum HERMES wchodzi 50 partnerów, w tym 9 małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP) z 17 państw europejskich, m.in. z Belgii, Grecji, Niemiec, Norwegii, Rosji, Rumunii, Ukrainy czy Włoch. Projekt HERMES realizowany był w latach 2005-2009.

    Projekt HERMIONE (Badania gorących punktów w ekosystemach i wpływy człowieka na morza europejskie), następca projektu HERMES, dąży do pogłębienia wiedzy w zakresie funkcjonowania ekosystemów głębinowych i ich wkładu w produkcję towarów i usług. Rozpoczęty w 2009 r. i zaplanowany do 2012 r. projekt HERMIONE, którego koordynatorem jest Rada Badań nad Środowiskiem Naturalnym (NERC) z Wlk. Brytanii, zgromadził 38 partnerów z całej Europy.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Spinoloricus cinzia – przewidywana nazwa naukowa nowo odkrytego gatunku wielokomórkowego organizmu morskiego, który nigdy nie żył w środowisku tlenowym i nigdy nie metabolizował tlenu. Jest to pierwszy odkryty gatunek zwierzęcia, które nie wymaga tlenu do życia, a podstawową rolę w metabolizmie odgrywa siarkowodór. Gatunek ten, należący do kolczugowców, został znaleziony wraz z dwoma innymi nienazwanymi jeszcze gatunkami na głębokości ponad 3 tys. metrów na dnie Morza Śródziemnego, w rejonie tzw. Basenu Atalanty u południowych wybrzeży Grecji, 200 km od Krety. Anaerob fakultatywny, względny beztlenowiec – typ organizmu anaerobowego, zwykle bakterii, który rośnie zarówno w środowisku zawierającym tlen , jak i pozbawionym tlenu. Wyróżniane są dwa typy względnych beztlenowców. Pierwszy to organizmy,które rozwijają się w obecności tlenu, wytwarzając energię metaboliczną przez fermentację i nie korzystają z tlenu w swoim metabolizmie. Takie organizmy nazywane są aerotolerancyjnymi. Druga grupa w zależności od dostępu tlenu pozyskuje energię dzięki oddychaniu tlenowemu lub fermentacji, w zależności od warunków w jakich się znajduje. Bakterie beztlenowe – są to bakterie, które mogą przeprowadzać reakcje metaboliczne z wydzieleniem energii jedynie w warunkach braku tlenu. Niektóre beztlenowce bezwzględne giną nawet przy bardzo niskich stężeniach tlenu.

    Transport tlenu i dwutlenku węgla w organizmie – cykl procesów, celem których jest dostarczenie tlenu do każdej komórki i odprowadzenie CO2. Komórki żywe nieustanie potrzebują tlenu, aby mogły zachodzić procesy przemiany materii. W procesach uzyskiwania energii zachodzących w mitochondriach niezbędny jest tlen. Jest on transportowany układem oddechowym. Koncentrator tlenu jest urządzeniem wykorzystywanym w medycynie do dostarczania pacjentowi ciągłych dostaw powietrza ze zwiększoną zawartością tlenu. Stanowią tańszą i bezpieczniejszą alternatywę dla butli ze sprężonym tlenem, które w razie wycieków mogą podnosić ryzyko wybuchu pożaru. Mogą być również wykorzystywane jako stałe źródło tlenu do procesów przemysłowych.

    Stres oksydacyjny – stan braku równowagi pomiędzy działaniem reaktywnych form tlenu a biologiczną zdolnością do szybkiej detoksykacji reaktywnych produktów pośrednich lub naprawy wyrządzonych szkód. Wszystkie formy życia utrzymują w komórkach środowisko redukujące, które jest zachowywane przez aktywność enzymów podtrzymujących stan redukcji poprzez ciągły dopływ energii metabolicznej. Zaburzenia w prawidłowym stanie redukcji mogą wywołać toksyczne działanie poprzez produkcję nadtlenków i wolnych rodników, powodujących oksydacyjne uszkodzenia wszystkich składników komórki, a szczególnie dotkliwe dla komórki są uszkodzenia białek, lipidów i DNA. Strefy martwych wód (martwe strefy) – obszary wód o zawartości tlenu zbyt niskiej, by mogły w nim przeżyć organizmy oddychające tlenem, zarówno roślinne, jak i zwierzęce. Powstają wskutek eutrofizacji zbiorników wodnych, zarówno śródlądowych, jak i otwartych mórz, i obejmują rozległe partie wód głębinowych i przydennych – często o powierzchni kilkuset, a nawet kilku tysięcy kilometrów kwadratowych, powodując śmierć żyjących tam organizmów (ryb, bezkręgowców bentosowych) i wymierne straty ekonomiczne.

    Ośrodek rehabilitacji zwierząt – placówka przeznaczona do leczenia i rehabilitacji zwierząt dziko występujących, które wymagają okresowej opieki człowieka w celu przywrócenia ich do środowiska przyrodniczego. Z zasady w ośrodkach tych nie przetrzymuje się zwierząt, które w opinii lekarza weterynarii nie będą nigdy zdolne do życia na wolności. Osobniki takie poddaje się eutanazji, co może stanowić konflikt między gatunkową ochroną zwierząt i humanitarną ochroną zwierząt. Anoksja (deficyt tlenowy) – stan niedoboru tlenu w środowisku. Najczęściej dotyczy niedoboru tlenu w ekosystemach wodnych oraz w glebie (zwykle po obfitych deszczach). W rybactwie nazywany bywa przyduchą. Często wiąże się z wysoką trofią i zakwitem lub oblodzeniem powierzchni akwenu uniemożliwiającym rozpuszczanie tlenu atmosferycznego w wodzie. Długotrwałe braki tlenu (warunki anaerobowe) prowadzą do powstawania z materii organicznej dużych ilości siarkowodoru i martwicy wód, zaczynającej się w warstwach przydennych.

    Baza pokarmowa - dostępny i tolerowany przez organizmy żywe pokarm występujący w środowisku. Baza pokarmowa jest jednym spośród przestrzennych elementów kompleksu ekologicznego umożliwiającego prawidłowy rozwój dziko żyjących gatunków zwierząt. Bazą pokarmową zwierząt roślinożernych są żerowiska roślinne, mięsożernych - zagęszczenie gatunków-ofiar.

    Riftia pachyptila – gatunek wieloszczeta z rodziny Siboglinidae. Są to bezkręgowce morskie żyjące na dnie oceanicznym na głębokościach powyżej 2 km, wokół ujść kominów hydrotermalnych. Należą do zwierząt o wyjątkowo dużej tolerancji na wysokie temperatury (termofile) i na duże stężenia związków siarki. Ich ciało, osłonięte rurką chitynową, dorasta do 2,5 m długości. Czerwony "pióropusz" wystający z górnego, otwartego końca rurki jest silnie unaczynionym organem służącym do pobierania z otaczającej wody substancji niezbędnych do życia (np. H2S, CO2, O2). W razie zagrożenia "pióropusz" może być wciągany w głąb rurki. Substancje pobierane przez "pióropusz" są transportowane wraz z krwią do wnętrza ciała i stanowią materiał odżywczy dla bakterii chemosyntetyzujących żyjących w wyspecjalizowanym organie zwierzęcia (tzw. trofosomie). Dorosłe osobniki nie posiadają w ogóle układu pokarmowego (występuje on u postaci larwalnej). Odżywiają się substancjami organicznymi wytwarzanymi przez symbiotycznie współżyjące z rurkoczułkowcem bakterie, które mogą stanowić nawet połowę masy ciała zwierzęcia. Tworzą w ten sposób podstawę układów troficznych rozwijających się wokół kominów hydrotermalnych na dużych głębokościach, zupełnie niezależnych od dopływu światła słonecznego, a wykorzystujących proces chemosytezy związków organicznych kosztem energii chemicznej, prowadzony przez bakterie. Riftia pachyptila do transportu tlenu, dwutlenku węgla i siarczków do wnętrza ciała wykorzystuje specyficzne, zawarte w jej krwi, hemoglobiny o wyjątkowo złożonej strukturze (zawierają od 24 do 144 łańcuchów globiny i tyleż struktur hemu). Te złożone odmiany hemoglobiny są odporne (inaczej niż u innych zwierząt) na zatrucie siarkowodorem.

    Obieg tlenu w przyrodzie, cykl tlenu – cykl biogeochemiczny, który opisuje cyrkulację tlenu i jego związków chemicznych (głównie dwutlenku węgla) w biosferze. Ogólnie cykl ten wygląda tak, że tlen jest pobierany z atmosfery przez wszystkie organizmy żywe, a następnie wykorzystywany w procesie oddychania komórkowego. Produktem ubocznym tej reakcji jest dwutlenek węgla, uwalniany z powrotem do atmosfery, z której jest pobierany przez rośliny i zamieniany z powrotem w tlen w procesie fotosyntezy. Elbit Systems jest jednym z największych producentów elektroniki obronnej i robotów bezzałogowych. Założony w 1967 roku, z siedzibą w Hajfie. Firma produkuje samoloty Hermes 450, Hermes 900

    Hemoglobina płodowa (HbF lub α2γ2) - to główne białko transportujące tlen u ludzkiego płodu w ciągu ostatnich 7 miesięcy rozwoju w macicy i noworodka do około 6 miesiąca życia. Funkcjonalnie hemoglobina ta różni się od hemoglobiny osób dorosłych tym, że wykazuje wyższe powinowactwo do tlenu i wysyca się nim przy niższym ciśnieniu parcjalnym. Dzięki temu rozwijający płód ma lepszy dostęp do tlenu z krwi matki. Ma to duże znaczenie, ponieważ miejscem wymiany gazowej między matką a płodem jest łożysko w którym dochodzi do wymiany tlenu i dwutlenku węgla. W łożysku stężenie tlenu nie jest wysokie, więc hemoglobina odłącza tlen. Gdyby we krwi płodu była taka sama hemoglobina jak we krwi matki, nie mogłaby wiązać dużych ilości tlenu. HbF w warunkach tlenowych łożyska bardzo silnie wiąże tlen, bo wysyca się nim przy niższych stężeniach i może go przenosić z łożyska do narządów płodu. Ekstremofil – organizm tolerujący lub wymagający do życia skrajnych zakresów zmienności czynników środowiskowych. W większości przypadków ekstremofile to organizmy jednokomórkowe należące do domeny Archaea, ale są wśród nich także przedstawiciele innych grup. Znane są także organizmy wielokomórkowe żyjące w skrajnych warunkach środowiskowych. Przykładowo, owady z rodziny Grylloblattidae (rząd Grylloblattodea) należą do psychrofili (organizmów żyjących w skrajnie niskich temperaturach). Określenia te bywają też używane względnie, np. roślina uznana za kserofita w strefie umiarkowanej byłaby higrofitem w strefie pustyń.

    Mianem zagrożenia biologicznego określa się organizmy lub substancje pochodzenia organicznego, które stanowią zagrożenie dla zdrowia człowieka. Mogą to być odpady medyczne, np. mikroorganizmy, wirusy lub toksyny (pochodzenia biologicznego), które mogą zagrażać życiu człowieka. Zagrożeniem biologicznym mogą być również substancje stanowiące zagrożenie dla zwierząt. Substancje takie są oznaczane specjalnym symbolem (patrz obraz z prawej strony). Substancje te stanowią zagrożenie w użytkowaniu, dlatego nie powinny być użytkowane przez osoby nie znające procedur obchodzenia się z nimi. Symbol zagrożenia biologicznego zakodowany w systemie Unicode ma kod U+2623. Katastrofa tlenowa – wielkie przemiany środowiska naszej planety w okresie paleoproterozoiku około 2,4 miliarda lat temu. Gdy około 2,7 mld lat temu pojawiły się pierwsze formy posiadające zdolność fotosyntezy tlenowej, zaczęły one wytwarzać znaczne ilości tlenu, jednak wzrost jego ilości w atmosferze wystąpił ponad 300 mln lat później. Tłumaczy się to tym, że pierwsze cząsteczki tlenu wydzielane były do wody, tlen ten reagował z żelazem i z węglem.

    Dodano: 28.04.2010. 18:12  


    Najnowsze