Semmi keresnivalója az életnek ott, ahol a démoni féreg lakik

Másfél kilométerrel a felszín alatt, egy aranybánya kőzetében éldegél az ördögféreg névre keresztelt extrém élőlény. Bármilyen más soksejtű létforma perceken belül halálát lelné a helyi viszonyok közt, ez a parányi fonalféreg viszont itt virul.

A mikroszkópi méretű fonalférget 2008-ban fedezte fel Gaetan Borgonie, a Ghenti Egyetem (Belgium) munkatársa, valamint Tullis Onstott, a Princetoni Egyetem geológusa, miközben föld alatti baktériumközösségek után kutattak Dél-Afrika aktív aranybányáiban. Borgonie-t és munkatársait teljesen lenyűgözte, hogy egy komplex, többsejtű állat képes olyan viszonyok közepette élni, amelyeket eddig legfeljebb baktériumok számára gondoltunk elviselhetőnek.

A tikkasztó hőség az oxigénhiánnyal és magas metánkoncentrációval párosulva olyan halálos elegyet alkot, amely – hittük legalábbis korábban – nem összeegyeztethető a többsejtű léttel.

Felfedezői a középkori német Faust-legenda alvilági karaktere után Halicephalobolus mephisto-nak nevezték el a démoni képességű kőzetlakót.

Az ördögféreg (Halicephalobolus mephisto) Forrás: PROF. JOHN BRACHT, AMERICAN UNIVERSITY

Már ismerjük a genomját

Most az American University (AU) kutatói arról számolnak be a Nature Communications hasábjain, hogy elkészítették és kielemezték az ördögféreg teljes genomi szekvenciáját. A tudósok azt remélik, hogy a genomból kinyerhető információ választ ad arra, hogyan lehetséges ilyen pokoli életkörülményekhez alkalmazkodni.

Az ördögféreg az első földmélyi állat, amelynek a teljes genomszekvenciáját meghatározták. A szekvenálási projekt vezetője, John Bracht biológus szerint a féreg genomja elárulja majd, hogyan létezhet komplex élet a földfelszín alatt. A szekvencia elemzéséből kiderült például, hogy

az ördögféreg genomja szokatlanul sok példányban tartalmazza a Hsp70 nevű hősokkfehérjék génjeit, ami azért furcsa, mert az állat legközelebbi rokonainak, a felszínen élő fonalférgeknek a genomjában nincs különösebben sok Hsp70 gén.

A Hsp70 egyébként egy alaposan tanulmányozott fehérjecsalád, amelynek képviselői minden földi létformában előfordulnak, és a hőhatás nyomán fellépő károsodástól óvják meg a sejteket.

Forrás: Science Photo Library/NOBEASTSOFIERCE/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Nobeastsofierce/Science Photo Li

Az ördögféreg genomjában talált Hsp70 gének ugyanazon ősi gén lényegében azonos másolatai. Feltűnően nagy kópiaszámban hordozza továbbá a féreg az AIG1 gén példányait is, amelyről tudjuk, hogy a növényektől az állatokig mindenütt a sejtek túléléséért felelős. Bár további kutatásokat tart szükségesnek, Bracht úgy vélekedik, hogy e számfeletti génmásolatok valamiképpen a féreg evolúciós alkalmazkodásának lenyomatai.

Az ördögféreg nem tud hová elfutni; be van zárva a föld mélyébe – magyarázza a tudós. – S mivel megszökni nem tud, vagy megszokik, vagy elpusztul. Felvetésünk szerint ha egy állatfajnak nincs módja elkerülni az intenzív hőhatást, evolúciós léptékben elkezdi duplikálni ezeket a géneket, hogy valahogy túléljen."

Több élőlényben is megvan a különleges képesség

Egyéb genomokat végigböngészve Brachtnak feltűnt, hogy akadnak más olyan élőlények is, amelyek génállományában felsokszorozódtak ugyanezen két géncsalád, a Hsp70 és az AIG1 tagjai. Az így azonosított élőlények történetesen kagylók, de a lényeg az, hogy ugyanúgy a magas hőmérséklethez kellett alkalmazkodniuk, ezért úgy tűnik, ez a fajta génsokszorozódási mintázat általános lehet a forróságot elviselni kénytelen élőlények körében.

Brachtnak még a Princetoni Egyetem posztdoktoraként nyílt alkalma a különös féreg genomját megszekvenálni, majd amikor 2014-ben elfoglalta mostani pozícióját az AU biológiai fakultásán, magával hozta a projektet. Itt a kutatás folytatásában és a Nature Communications-cikk megírásában két doktorandusza, Deborah Weinstein és Sarah Allen segédkezett.

Még a létezéséről sem tudtak

Bő évtizeddel ezelőtt még senki sem tudott az ördögféreg létezéséről; a bizarr lény ismeretlenül éldegélt a föld gyomrában, a dél-afrikai aranybányák forró vízereiben lubickolva. Most pedig ugyanez a szerény küllemű, de annál különlegesebb képességekkel megáldott férgecske a tudományos érdeklődés homlokterébe került. Bracht úgy emlékszik, amikor az őket tenyésztő dél-afrikai laborból először hozta át az ördögférgeket az AU-ra, úgy konferálta őket fel a hallgatóinak, hogy földönkívüliek érkeztek az egyetemre. Ez egyébként nem is akkora túlzás:

az ördögféreggel kapcsolatos kutatásokat a NASA is támogatja, pontosan azért, mert a belőlük levont tanulságok segíthetik a kutatókat a földön kívüli létformák keresésében.

„A munka egy része az úgynevezett 'bioujjlenyomatok', az élőlények által hátrahagyott stabil kémiai nyomok kutatására irányul – ismertette Bracht. – A mi csoportunk a földi szerves élet legáltalánosabb bioujjlenyomatával, a genomi DNS-sel foglalkozik, méghozzá egy olyan állatból kinyert DNS-sel, amely a komplex élet számára korábban lakhatatlannak vélt élőhelyet népesít be.

Ennek nyomán felmerül a gondolat, hogy érdemes lehet a földön kívüli élet utáni keresést a lakhatatlannak ítélt exobolygók mélyen a felszín alatt rejtőző régióira kiterjesztenünk."

Forrás: Nasa/Jpl-Caltech/T. Pyle

A fonalférgek egyébként különösen alkalmasak az evolúciós alkalmazkodás tanulmányozására – tette hozzá Bracht. Fajaik a legváltozatosabb környezeti feltételekhez alkalmazkodtak, és a föld legnagyobb számban előforduló állatai közé tartoznak. Az ördögféreggel kapcsolatos további kutatás során Bracht és munkatársai a Hsp70 pontos funkcióját fogják firtatni egyebek között úgy, hogy megvizsgálják, hogyan változik a féreg hősokkra adott válasza a fehérje inaktiválásának hatására. További felmerülő lehetőség a gén átvitele a hőt rosszul tűrő Coenorhabditis elegans közönséges fonalféregbe annak kiderítésére, hogy vajon ez ellenállóvá teszi-e a magas hőmérséklettel szemben.