În peisajul spectaculos din nord-vestul Statelor Unite, Parcul Național Yellowstone se distinge nu doar prin geologii sale vulcanice și fenomenele geotermale impresionante, precum celebrele sale izvoare fierbinți.
Recent, în adâncurile unuia dintre aceste izvoare, cercetătorii au făcut o descoperire remarcabilă: o bacterie cu o abilitate unică, aceea de a respira simultan atât oxigen, cât și sulf.
Acest microorganism, considerat până acum imposibil, ar putea oferi cheia pentru a înțelege cum au supraviețuit anumite forme de viață Marelui Eveniment de Oxidare, un moment crucial din istoria Terrei, petrecut acum aproximativ două miliarde de ani.
Majoritatea organismelor vii pe care le cunoaștem, inclusiv oamenii, sunt aerobe, adică depind de oxigen pentru a supraviețui și a-și desfășura procesele metabolice.
Însă, există și o lume vastă a organismelor anaerobe, al căror metabolism funcționează independent de oxigen; pentru unele dintre ele, oxigenul este chiar toxic. Aceste microorganisme își extrag energia din alte elemente, cum ar fi nitrații, sulfații sau sulful însuși.
Timp de primele două miliarde de ani de existență a vieții pe Pământ, suprafața planetei a fost dominată exclusiv de microbi anaerobi.
Totul s-a schimbat acum aproximativ 2,4 miliarde de ani, odată cu Marele Eveniment de Oxidare, când atmosfera și oceanele au început să fie saturate treptat cu oxigen.
Acest fenomen a forțat bacteriile să se adapteze la un mediu radical nou, o tranziție învăluită în mister, pe care un studiu publicat în revista Nature Communication, în ianuarie 2025, încearcă să o elucideze.
Microbiologi de la Universitatea de Stat din Montana, Statele Unite, au identificat o bacterie neobișnuită ce ar putea aduce lumină asupra acestei adaptări esențiale. Botezată Hydrogenobacter RSW1, microorganismul a fost descoperit pe fundul unui izvor termal din Parcul Național Yellowstone.
Ceea ce a surprins însă, a fost capacitatea sa uimitoare de a respira atât oxigen, cât și sulf, o caracteristică ce părea a fi imposibilă pentru o singură entitate biologică. Astfel, Hydrogenobacter RSW1 este atât aerobă, cât și anaerobă în același timp.
Testele efectuate în laborator de către autorii studiului au confirmat că bacteria RSW1 poate combina cele două tipuri de metabolism. În absența oxigenului, aceasta utilizează hidrogenul și sulful pentru a produce sulfură, însă nu manifestă o creștere semnificativă.
Însă, atunci când oxigenul este disponibil, RSW1 își activează metabolismul aerob, permițându-i să se dezvolte rapid, fără a întrerupe producția de sulfură. Este vorba, așadar, de o bacterie cu adevărat excepțională, capabilă să asocieze două modalități de respirație.
Cercetătorii sugerează că această bacterie ar putea reuși să-și protejeze respirația anaerobă de oxigen prin intermediul unor supercomplexe chimice, adică ansambluri interne de enzime care izolează și consumă rapid gazul.
Pentru RSW1, această dublă capacitate respiratorie, care asigură simultan două surse de energie, reprezintă un avantaj evolutiv crucial în medii instabile. Astfel de medii, caracterizate printr-o prezență inegală a oxigenului, sunt exemplificate perfect de izvoarele fierbinți din Yellowstone.
Mai mult, această capacitate fără precedent ar putea oferi o perspectivă unică asupra modului în care unele organisme au reușit să supraviețuiască Marelui Eveniment de Oxidare.
Multe organisme anaerobe s-au confruntat atunci cu un mediu brusc devenit toxic, iar doar cele dotate cu o astfel de dublă respirație ar fi putut supraviețui și continua să se reproducă, deschizând calea evoluției vieții pe Pământ.
