Se pare că microorganismele au o reputație proastă de multe ori. Mulți oameni se gândesc la ele doar ca la vietăți care provoacă infecții și boli, poate cu excepția microbilor care trăiesc în interiorul corpului uman, unde ajută la digestie, printre multe alte lucruri.
Dar lumea microorganismelor este mult mai vastă, mai variată și vitală pentru buna funcționare a planetei noastre. Microorganismele sunt implicate în procese ecologice precum preluarea dioxidului de carbon din atmosferă sau reciclarea deșeurilor. Multe specii de microbi nu au fost încă descoperite, dar există un anume grup despre care oamenii de știință știu puține lucruri: arheele.
Pentru a înțelege de ce arheele sunt speciale, trebuie să ne amintim că viața de pe Pământ este împărțită în trei grupe mari sau domenii: eucariote, bacterii și arhee. Bacteriile și arheele sunt specii microbiene (vietăți prea mici pentru a fi observate cu ochiul liber) și reprezintă un număr mare de linii evolutive. În cadrul eucariotelor intră animalele, plantele, fungii și alte organisme denumite protiste. Eucariotele cuprind și specii de microorganisme.
Bacteriile și arheele ar putea părea similare, dar există câteva diferențe majore între aceste două grupuri. Structura celulelor lor este diferită: ele sunt formate din componente și compuși ușor diferite și conțin material genetic fundamental diferit. Arheele pot produce energia în moduri diferite și joacă roluri unice în ecologie, cum ar fi producerea metanului pe căi biologice, fapt pe care nici eucariotele și nici bacteriile nu îl pot face.
Aceste diferențe ar putea părea nu prea mari pentru unii oameni, de unde și întrebarea de ce bacteriile și arheele sunt două domenii diferite. Comparând genomurile diferitelor organisme și studiind rata cu care apar modificările genetice în timp, cercetătorii pot urmări istoricul evoluției ființelor vii și când fiecare grup a format o nouă ramură evolutivă. Diferențele moleculare și genetice dintre arhee și bacterii sunt suficient de profunde și de vechi pentru a le clasifica în două domenii diferite.
Arheele sunt renumite pentru preferința lor pentru medii extreme. Dacă este foarte fierbinte (mai mult de 100 de grade Celsius), foarte rece, acid, alcalin, extrem de sărat, în adâncul oceanului, chiar bombardat cu radiații gamma sau ultraviolete, este posibil să existe viață în acel mediu, iar această viață s-ar putea să fie reprezentată de specii de arhee. Deși aceste condiții sunt inospitaliere pentru noi, ele sunt perfect normale pentru arhee, dar și pentru alte specii.
Acesta este unul dintre motivele pentru care arheele sunt dificil de studiat: când „normalul” lor este atât de „extrem” pentru noi (și invers), este dificil să studiezi arheele în laborator sau în mediul lor natural. Cu toate acestea, oamenii de știință încep să adune din ce în ce mai multe informații, ajutați de noi tehnici și tehnologii care fac mai ușoară descoperirea acestor specii. Metode precum metagenomica permit studierea materialului genetic fără a fi necesară creșterea unei culturi a speciei respective în laborator, ceea face mult mai ușoară analiza amprentei genetice a microbilor.
În general, arheele sunt prietenoase. Multe dintre aceste specii trăiesc în relații mutualiste cu alte organisme vii, adică furnizează unele beneficii altor specii și primesc ceva în schimb. De exemplu, marea majoritate a metanogenelor (arhee care produc metan) care trăiesc în tubul digestiv uman ajută la eliminarea excesului de hidrogen prin utilizarea sa la producerea energiei. Acest hidrogen este un deșeu rezultat de la bacteriile care ajută la digestia hranei pe care o consumăm, iar eliminarea excesului său permite bacteriilor să funcționeze mai eficient. Este un echilibru delicat – prezența arheelor în tractul gastro-intestinal uman poate fi asociată și cu boli în unele cazuri.
Izvoarele hidrotermale de pe fundul oceanului, unde temperatura apei poate ajunge la 300 oC, sunt casă pentru unele specii de arhee. | Foto: NOAA
Arheele folosesc orice resurse au la dispoziție. Multe specii de arhee pot utiliza numai forme anorganice ale materiei – hidrogen, dioxid de carbon sau amoniac – pentru a genera ele însele materie organică. Majoritatea celorlalte ființe vii au nevoie de cel puțin un compus organic pentru a produce energie, deci arheele ocupă un loc unic în lanțul trofic din acest punct de vedere.
Arheele ne-ar putea da o idee despre cum este viața în afara planetei noastre. Știm că există multe condiții de mediu (indiferent de cât de extreme ni s-ar părea) care sunt capabile de a suporta viața, așa că ne-am putea extinde limitele de căutare a vieții pe alte planete (de exemplu, Marte).
Holoarheele, de exemplu, pot supraviețui în medii extrem de sărate, cu puțină apă și pot rezista în lipsa hranei perioade foarte lungi (potențial milioane de ani). Nici expunerea la niveluri ridicate de radiații ultraviolete nu le creează probleme. Aceasta demonstrează posibilitatea existenței unor organisme vii în condiții extreme similare de pe alte planete, meteoriți sau luni. Însă pentru a afla cu certitudine acest lucru, avem mult mai multe de învățat despre arheele de pe Terra.