Jak to możliwe, że w tak ekstremalnych warunkach rozwinęły się bogate ekosystemy? Symbioza odgrywa tu kluczową rolę. Wiele organizmów, takich jak małże, rureczniki czy krewetki, żyje w ścisłym związku z bakteriami chemosyntetycznymi, które zapewniają im substancje odżywcze. Bez tej współpracy zwierzęta te nie byłyby w stanie przetrwać w środowisku pozbawionym światła słonecznego i fotosyntezy. Bakterie chemosyntetyczne zamiast energii słonecznej wykorzystują związki chemiczne (głównie siarkowodór i siarczki metali) do produkcji węglowodanów. To one tworzą fundament głębinowego łańcucha pokarmowego, a niektórzy badacze szacują, że ich wydajność jest nawet trzykrotnie wyższa niż fitoplanktonu w warstwach powierzchniowych oceanów.

  • Jakie organizmy żyją w pobliżu kominów hydrotermalnych?
  • Jakie są warunki życia robaka pompejańskiego?
  • Jakie temperatury dla robaka pompejańskiego są najkorzystniejsze?
  • Co to jest chemosynteza?

[REKLAMA]

Jednym z najbardziej znanych miejsc z głębin oceanów są tzw. kominy hydrotermalne. To struktury powstające na dnie oceanu w miejscach aktywności wulkanicznej, najczęściej wzdłuż grzbietów śródoceanicznych. Powstają w wyniku wydobywania się z wnętrza Ziemi gorących, bogatych w minerały płynów, które po zetknięciu z zimną wodą morską wytrącają związki chemiczne, tworząc charakterystyczne czarne lub białe „dymiące” kominy. Warunki w tych ekosystemach są ekstremalne: panuje całkowita ciemność, ciśnienie sięga setek atmosfer, a temperatura w pobliżu ujść może przekraczać 350 st. C, choć kilka centymetrów dalej wynosi zaledwie 2 st. C. Pomimo tych trudności życie kwitnie dzięki chemosyntezie — procesowi, w którym bakterie wykorzystują energię z utleniania siarkowodoru i innych związków mineralnych do produkcji związków organicznych.

Jednym z wielu gatunków zamieszkujących okolice kominów hydrotermalnych jest robak pompejański Alvinella pompejana. Ten gatunek wieloszczeta z głębin oceanicznych jest skrajnym termofilem, często określany mianem „najgorętszego zwierzęcia na Ziemi”. Głowowa część zwierzęcia zazwyczaj znajduje się w znacznie chłodniejszej wodzie, zaś część ogonowa jest wystawiona na działanie gorącej wody tryskającej z ujścia hydrotermalnego. Choć jego ogon jest wystawiony na temperatury nawet do 80 st. C, rzeczywista górna granica tolerancji termicznej zwierzęcia mieści się poniżej 55 st. C, a optymalne warunki życia to około 42 st. C. Czyni go to jednym z najbardziej termotolerancyjnych wielokomórkowców znanych nauce.

Alvinella osiąga do 13 cm długości i pokryta jest nitkowatą „sierścią” z bakterii żyjących w ścisłej symbiozie. Chronią one robaka przed ekstremalnym ciepłem i chemicznym składem wody oraz dostarczają składników odżywczych poprzez chemosyntezę siarkowodorów i związków siarki, funkcjonując jako zarówno izolacyjna powłoka, jak i źródło pożywienia. Bakterie te wykazują znaczną zmienność genomową i metaboliczną, adaptując się do szerokiego zakresu temperatur (10-65 st. C), co zapewnia całej społeczności stabilność w skrajnie zmiennych warunkach. Odkrycia te przypominają, że życie potrafi znaleźć drogę nawet w najbardziej niegościnnych zakątkach planety, a głębiny oceanów wciąż kryją tajemnice, które mogą zmienić nasze rozumienie granic biologii.

Prof. Piotr Skubała

Literatura:

  • Census of Marine Life, coml.org/
  • Perez M., Sun J., Xu Q., Qian P.-Y. 2021. Structure and Connectivity of Hydrothermal Vent Communities Along the Mid-Ocean Ridges in the West Indian Ocean: A Review. „Frontiers in Marine Science” 8:744874. doi.org/10.3389/fmars.2021.744874.
  • Ravaux J., Hamel G., Zbinden M., Tasiemski A. A., Boutet I. et al. 2013. Thermal limit for metazoan life in question: in vivo heat tolerance of the Pompeii worm. „PLoS One” 8(5):e64074. DOI: 10.1371/journal.pone.0064074.
  • Migaszewski Z. M., Gałuszka A. 1999. Smokersy — tajemnice głębin oceanów. „Przegląd Geologiczny” 47: 175-180.