Gdyby o tej bakterii napisać sensacyjną książkę, to traktowałaby ona o przetrwaniu na krawędzi chemicznego piekła. Acidithiobacillus ferridurans nie tyle przeżywa w toksycznym środowisku, ile przekształca je w... kopalnię skarbów. I robi to tak zgrabnie, że aż przeraża. Jej misja? Nie przystosowanie się, lecz dominacja. Wchodzi do piekła i robi z niego laboratorium.
Gdy trafia do popiołu z odpadów komunalnych, nie panikuje. Przeciwnie. Uruchamia dziesiątki, a nawet setki białek, które przestawiają jej metabolizm na tryb przetrwania i dominacji. Przestaje inwestować we wzrost, zaczyna inwestować w przeżycie. Tnie koszty energetyczne, wycisza translację i replikację, a całą moc przerzuca na systemy obronne. Zachowuje się jak kapitan statku w kryzysie: wszystkie ręce na ratowanie pokładu, zasoby przechodzą w tryb reglamentacji.
Aktywuje transportery RND, ABC, TolC. Buduje pancerze z białek i puryn. Wyrzuca metale ciężkie za burtę, zanim te zdążą uszkodzić DNA. Zmienia strukturę błon, uszczelnia system. Przeprogramowuje enzymy tak, by działały w ekstremalnych warunkach. Jej mechanizmy detoksykacyjne to wręcz biologiczna architektura o wyrafinowanej konstrukcji.
Do tego dochodzi zarządzanie zasobami: fosforany, potas, molibden — wszystkie trafiają tam, gdzie trzeba. Nie ma przypadkowości. Nawet układ błon zewnętrznych jest przebudowywany tak, że pełni rolę czegoś w rodzaju obronnego muru. Część transporterów to wysokowydajne minilaboratoria dla szybkiego usuwania toksyn. Inne pilnują, by nie dopuścić do wnętrza niczego niebezpiecznego. Bakteria, która powinna umrzeć w ciągu minut, prosperuje bez większych problemów tygodniami.
Ferridurans nie tylko przystosowuje się do ekstremalnie kwaśnego i pełnego szkodliwych metali środowiska. Ona wykorzystuje to je jako źródło energii. Przeskakuje między szlakami tlenowymi i beztlenowymi, zależnie od tego, ile tlenu zdąży "ukraść" z otoczenia. W sytuacjach krytycznych przechodzi w tryb mikroaerobowy, aktywując białka redukujące żelazo i generujące wodór. Tanie skóry nie sprzedaje.
Pojawiają się nawet enzymy budujący most między metabolizmem formianu (estry kwasu mrówkowego) a produkcją wodoru. Mało który organizm odnalazłby się w tak ogromnym chaosie. A ta dzielna bakteria tworzy sobie biofilmy, stabilizuje pH, eksportuje toksyny. Naprawdę, niewiarygodne, co potrafi ten mikry (dosłownie) organizm...
Zdolność do przełączania torów metabolicznych przypomina działania wielowarstwowego systemu komputerowego — świadomego środowiska i jego ograniczeń. Kiedy potrzeba, przestawia się na reakcje beztlenowe, aktywuje cykle detoksykacji, generuje molekuły redukujące stres oksydacyjny. To cudowny przykład działania ewolucji, która wyposażyła tę bakterię w naprawdę poważne argumenty za tym, by nazwać ją tytanem przetrwania.
Największy wzrost efektywności bioługowania organizmu następował nie wtedy, gdy warunki były najbardziej ekstremalne, ale gdzieś tak w okolicy "połowy" drogi do piekieł. Przy 50 g/l popiołu filtracyjnego w środowisku, bakteria odpalała pełen repertuar mechanizmów obronnych, a wydajność ekstrakcji metali biła rekordy. Powyżej tej granicy różnice się wypłaszczały, a zmiany w proteomie były coraz mniej dramatyczne. Bakteria była gotowa na wszystko, ale organizm nie chciał już więcej inwestować. Bardzo rozsądnie, bo przestawianie granicy coraz dalej oznacza również ryzyko zdestabilizowania metabolizmu mikroba.
Bakteria świetnie zna więc moment, w którym system osiąga maksymalną efektywność, a każdy kolejny impuls nie przynosi już zauważalnych korzyści. Adaptacja nie musi prowadzić do nieskończonego doskonalenia. Czasem wystarczy trafiony poziom stymulacji, by system zareagował maksymalnie optymalnie. I jednocześnie, żeby nie zabił samego siebie.
Uzyskujemy mocne świadectwo możliwości adaptacyjnych życia. Acidithiobacillus ferridurans pokazuje, jak w ekstremach rodzi się przyrodzona nam wszystkim chęć przetrwania. Jak organizmy, zamiast ginąć, uczą się grać z truciznami w pokera i wygrywać z godną tej gry miną. Dla przemysłu to dobry znak: bioługowanie nie musi oznaczać długich, trudnych i superkosztownych procesów. Dla nauki: adaptacja nie zawsze wymaga zmian genetycznych.
Czytaj również: Co jest nie tak z tą bakterią? Jej ewolucja jest… niemożliwa?!
Niby to tylko bakteria. Niby "tylko" przypadkowy organizm, lecz także i model dla przyszłych rozwiązań: elastyczny, odporny, inteligentny w swojej brutalnej prostocie. Nie dziwię się, że badaczy mocno zaskoczyła. Wszak jest dowodem na to, że życie ma niesamowitą wolę przeżycia — szczególnie gdy ma ku temu doskonałe narzędzia.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
