Upload
maelstroem
View
114
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Život na zemi má mnoho podob, můžeme jej najít vysoko v horách i hluboko v zemské kůře, v teplotách nižších než nula nebo vyšších než 100 stupňů, v destilované vodě i nasyceném roztoku soli a určitě snese víc alkoholu, než vy. Jak je to možné?
Citation preview
eXtrémní podoby života Josef „Faskal“ Novák
Co je život?
• Biologicky nesnadno definovatelný termín
• Definice výčtem
• Definice podle NASA
život, -a m. stav ústrojných bytostí, záležející v tom, že samy od sebe se
hýbají, vyvíjejí a trvají; stav toho, co je živé, co není mrtvé (op. smrt). Z
dosavadních vědomostí o životě zde na zemi a jeho vývoji vyplývá, že
nejdříve byla zde hmota neživá, potom živá. Hrubý-Vlk.
Příruční slovník jazyka českého (1935–1957) Oldřich Hujer a kol.
život, -a m. (6. j. -ě, zř. -u Ner., Něm.) 1. soubor jevů charakteristických pro
organickou přírodu (výměna látek a energií, rozmnožování, schopnost
reagovat aj.), biologická existence.
Slovník spisovného jazyka českého. B. Havránek a kolektiv
život: 1) souhrn vlastností typických pro organismy 2) lidská existence 3)
doba mezi narozením a smrtí 4) způsob žití 5) doba existence věcí
http://cs.wikitionary.org/wiki/život
“Life” from an old Celtic
word “LIF” that means
“Duration of a cycle”.
Výčet znaků
• Homeostáze
• Organizace – strukturní integrita vyššího řádu
• Metabolismus – transformace energie
• Růst
• Odpověď na vnější stimuly
• Adaptace – schopnost měnit se v průběhu času
• Reprodukce
Krystal viru
Definice podle NASA
• „Živý je každý autonomní systém s neomezenou možností evoluce
• Speciální případ otevřeného systému – snižuje svou vnitřní entropii na úkor energie čerpané z vnějšku – systém, který vytváří a regeneruje sám sebe
• Fyzické oddělení od okolního světa • Aparát pro přenos energie • Dva makromolekulární systémy:
– katalýza a uchování informací
Jah
od
a kv
asn
ice
Třídy života
Nebo možná spíš…
Co na zemi vlastně žije?
• Většina druhů neznámých
• Asi jenom 5 % bakterií kultivovatelných
– Polovina jejich skupin zatím vůbec kultivovat nejde
Proč studovat extrémofily?
• Jsou zajímaví • Pochopení základů biologie na zemi, nalezení limitů
života • Získané informace často okamžitě použitelné
– odstranění znečištění – genové inženýrství
• Enzymy z takových organismů jsou aktivní – V teplotě, kdy se jiné enzymy inaktivují teplotou – V teplotě, kdy jiné enzymy ještě nepracují
Deinococcus radiodurans
• Polyextremofil
– Sucho, radiacene, chlad, vakuum, kyselina...
– Množí se při bez problémů při 5 000 Gy (J/kg), přežívá 15 000 Gy
Transmisní elektronová mikroskopie Úsečka = 400 nm
Nespecifické barvení: Tmavě -
ribozomy
Specifické barvení: Tmavě -
DNA
Exponenciální růstová fáze (v pohodě)
Nesbalená DNA
Volně sbalená DNA
„Stacionární záze“ (ve stresu)
Pevně sbalená DNA
Levin-Zaidman a kol. 2003
Poškození DNA
Tolik radiace na zemi není. Ha! Evoluce je jen teorie!
• Exaptace – obrana proti dsDNA zlomům
mitomycin C (MMC) => Sesíťování DNA + dsDNA zlomy
Deinococcus
• Záloha DNA: – Více kopií genomu =>
homologní rekombinace
– Pevné sbalení chromatinu
• Obrana DNA nebo proteinů? – Efektivní likvidace volných
radikálů
– Pro přežití není limitující poškození DNA, ale opravných enzymů
Možné využití – odstranění radioaktivity z prostředí
• Bio“degradace“ radioaktivity
– Důvod, proč tak rychle zmizela radioaktivita z Černobylu
– Bakterie se zbavují přebytečného fosfátu, který sráží toxický uran do nerozpustného fosfátu uranu
• Vysoké množství radioaktivity?
Kyselina fytová
Život v dutinách šutrů (=Endolit)
• Bakterie z Marsu? – To ne, přežilo by tam něco?
• Uchování pod povrchem – 30 cm hluboko nejspíš dost pro
„neomezenou“ dobu dožití
• Žádný vznik života, ale místo na uchování – Na Zemi nejmíň 3km do hloubky
– Kyselinou si rozpouští šutry, vodík (možná) získávají z radioaktivity
Takto bude vypadat Mars. Prý.
Onofri 2008
Kvasinky Cryomyces
Radioaktivní hřib…
…nebo spíš houba Cryptococcus
• Oportunní patogen, melanizované buňky
• Vysoce odolný vůči radiaci : LD10=4.3 Gy
– stěny reaktoru v Černobylu (po výbuchu kolem 300 Gy, teď výrazně míň)
– „hot particles“ tuha + radioaktivní palivo
ZHD
AN
OV
A a
ko
l. 2
00
0
ZHDANOVA a kol. 2000
„Klíčení“ směrem k radioaktivitě
Lepší růst s radioaktivitou
• Podle obsahu melaninu
– Absorpce gama záření?
Dachanova a kol. 2007
• Grand Prismatic Spring
– Stabilně 70 °C
• thermus aquaticus
Černí kuřáci jako místo k životu
• Hypertermofilové: optimum růstu kolem 90°C
• Rekord: archeon Methanopyrus
– množí se v 122°C
• Často archea, ne ale vždy
Alvinella pompejana (mnohoštětinatec) 80°C – 22°C najednou
Eukaryotní Archeální membrána
Jednobuněčný… no schválně, kdo to pozná?
Jednobuněčný pes a další případy
• Infekční rakovina
– Infekční pes
– Infekční tasmánský čert
• Problém inbredních druhů
• Přirozená „buněčná linie“ udržovaná přírodou 200 až 2500 let
Syntetický život/transplantace genomu
RNA svět
Čas na diskuzi
Děkuji za pozornost
Mgr. Josef „Faskal“ Novák [email protected]