Genová burza v antarktickém jezeře

Modravá hladina antarktického Hlubokého jezera (Deep Lake) ve vrchovině Vestfold nezamrzá, ani když teploty klesnou pod -40°C. Toto jezero nikdy nikdo neviděl jinak než s volnou vodní hladinou. Vzniklo oddělením mořské zátoky před 3 500 roky a voda se v něm proměnila za tu dobu na hustou solanku. Není to jediná podobnost Hlubokého jezera s Mrtvým mořem na Blízkém východě. Podobně jako Mrtvé moře se i Hluboké jezero nachází pod úrovní hladiny světového oceánu. S „podmořskou“ výškou -52 metrů je Hluboké jezero nejníže položeným volně dostupným místem Antarktidy.

Ačkoli v Hlubokém jezeře panují skutečně extrémní podmínky, nejsou jeho vody prosté života. Žije tu překvapivě bohatá komunita mikrobů. Drtivá většina patří mezi archea, která na první pohled připomínají běžné bakterie, ale liší se od nich zcela zásadně dědičnou informací, složením buněčných membrán a dalšími znaky. Archea tvoří vedle bakterií a organismů, jejichž buňky mají buněčné jádro, třetí „větev života“ na planetě Zemi.

Australský tým vedený Rickem Cavicchiolim z University of New South Wales v Sydney prozkoumal ve spolupráci s americkými genetiky z Department of Energy Joint Genome Institute dědičnou informaci mikroorganismů obývajících Hluboké jezero. Výsledky analýz zveřejnil přední vědecký časopis Proceedings of the National Academy of Sciences. Výzkum slibuje kromě mnoha teoretických poznatků i prakticky využitelné informace. Archea žijící v prochlazené vodě s vysokou koncentrací solí vyrábějí podle instrukcí svých genů bílkoviny schopné plnit funkce za skutečně extrémních podmínek, jaké vládnou například v některých průmyslových provozech. Jako katalyzátory chemických reakcí by mohly zlevnit výrobu mnoha látek. Uplatnění by zřejmě našly i při likvidaci následků ekologických havárií, protože by dokázaly rozkládat toxické látky i za podmínek, kdy jiná činidla nepůsobí.

Antarktické "mrtvé moře"zvané Hluboké jezero (Deep Lake) ve vrchovině Vestfold nezamrzá|foto: Bill D, Australian Antartic Division

Cavicchioli a jeho spolupracovníci zjistili, že archea provozují v Hlubokém jezeře velmi čilou „genovou burzu“. Navzájem si vyměňují rozsáhlé úseky dědičné informace. Často mezi nimi probíhají „transakce“ s DNA tvořenou až 35 000 písmeny genetického kódu. Navzdory tomu si jednotlivé druhy archeí udržují svou identitu. Vědci nepozorovali vzájemné splývání druhů. Archea jsou známa svou slabostí pro výměnu genů. Rozsah, jakým si vyměňují geny mikroorganismy v Hlubokém jezeře, ale genetiky zaskočil. Geny putují nejen mezi příslušníky blízce příbuzných druhů, ale dokonce i mezi mikroorganismy, které jsou si evolučně hodně vzdálené. Intenzivní výměna genů označovaná odborně jako horizontální přenos genů je zřejmě jednou ze strategií, kterými si mikroorganismy Hlubokého jezera usnadňují přežití. Nemění si navzájem „základní“ geny, které určují jejich druhovou příslušnost. Nepohrdnou však žádnou příležitostí obohatit svou genetickou výbavu o geny, které jim dodají na odolnosti k virovým infekcím a dalším útrapám nebo jim dovolí využívat jako zdroj živin a energie nové látky.

Nejhojnějším mikroorganismem Hlubokého jezera je archeum označované jako tADL. Jeho buňky tvoří 44 % všech buněk ve vodách jezera. O tom, jak těžký vede tADL život, svědčí skutečnost, že se každá jeho buňka dokáže za rok rozdělit nejvýše šestkrát. To je ve srovnání s překotným množením běžných mikroorganismů skutečně „šnečí tempo“. Například ze střevní bakterie Escherichia coli mohou vznikat dvě nové buňky každou půlhodinu.