Mikroorganizmy – skąd się wzięły na naszej planecie
0

Prof. dr hab. Zenon Schneider – nauczyciel akademicki i wychowawca kilku pokoleń biotechnologów. Pierwszy w Polsce prowadził badania i praktyczne doświadczenia z zastosowaniem efektywnych mikroorganizmów (1999–2003). Od 2005 r. członek Rady Naukowo-Programowej Stowarzyszenia EkosystEM – Dziedzictwo Natury. Promotor znaczenia probiotyków w życiu człowieka i środowiska.
Niezwykłe właściwości mikroorganizmów skłaniają nas do zastanowienia się nad pochodzeniem i rolą życia na naszej planecie. Przecież to od mikroorganizmów zaczęło się nasze życie na Ziemi. Od samego początku musiał być wypracowany plan takiej ewolucji, która ma przyszłość. Mam tu na myśli kod genetyczny, to znaczy kodowany zapis struktury tysięcy białek enzymatycznych oraz zapis białek centralnie sterujących regulacją kolejności procesów w toku rozwoju żywej komórki i jej replikacji.
Potężne siły degradujące każdą materię organiczną żywą lub martwą, w tym szczególnie promieniowanie ultrafioletowe i radioaktywne we wczesnej ewolucji Ziemi nie pozwalały, moim zdaniem, na długą ewolucję młodego życia. W złożonym procesie ewolucji mikroorganizmy musiały nauczyć się szybko replikować zanim zostały zniszczone. Ta zasada obowiązuje wszystkie organizmy do dziś.
Ewolucja na Ziemi była dokładnie zgrana z przebiegiem ewolucji w całym wszechświecie, z syntezą niezbędnych życiodajnych pierwiastków lekkich i ciężkich w gwiazdach supernowych. Ta synteza trwała kilka miliardów lat, a rozproszenie mikroelementów w postaci fragmentów tych gwiazd bądź pyłu było wynikiem eksplozji tych gwiazd pod koniec życia. Ziemia bowiem powstała właśnie z ich fragmentów, a w szczególności tych, które spadły na już uformowaną skorupę ziemską i pozostały blisko jej powierzchni.
To, co było pożądane przed powstaniem życia, stało się niebezpieczne w czasie ewolucji życia. Duże bryły materii zdolne do zniszczenia życia na Ziemi dochodzą do naszego Układu Słonecznego i teraz. Mamy, na szczęście, opiekuna, potężnego sąsiada – planetę Jowisz, która swoim silnym polem grawitacyjnym ściąga na siebie komety i co większe kawałki po gwieździe supernowej.
Planeta Ziemia nadawała się szczególnie do ewolucji życia i zasiedlenia. Jest nie za duża, więc posiada znośną dla życia grawitację. Na większej planecie, takiej jak na przykład Jowisz, życie z powodu dużej grawitacji jest niemożliwe, bowiem materia, z jakiej składają się żywe organizmy, ma ograniczone właściwości wytrzymałościowe.
Na szczęście Ziemia dostała we właściwym czasie prezent od „pobliskiej” starej, eksplodującej gwiazdy supernowej – mianowicie wystarczającą ilość życiodajnych pierwiastków, w tym również te bardzo ciężkie, które są wyjątkowo cenne na giełdzie wszechświata.
Spośród superciężkich pierwiastków ważne są dla życia takie jak: miedź, cynk, selen, molibden, wanad i wolfram. Obok magnezu, wapnia, żelaza, niklu i kobaltu wyżej wymienione elementy superciężkie wchodzą w skład centrów katalitycznych enzymów. Ich wyjątkowość polega na tym, że mają specyficznie ukształtowane elektronowe przestrzenie – orbitalne na peryferiach atomu. Gdy są wprowadzone do białkowego centrum katalitycznego, ich peryferyjne orbitale są zręcznie manipulowane przez reszty aminokwasowe białka, co w końcu skutkuje katalizą reakcji chemicznej określonej przemiany metabolicznej materii. Zatem w takich enzymach jest ścisłe współdziałanie metalu z białkiem, przy czym główną rolę katalityczną pełni metal. Tylko ten, a nie inny metal może wypełnić ten etap metabolizmu. Inne metale ciężkie mają inną strukturę przestrzenną orbitali elektronowych i dlatego nie mogą wzajemnie się zastąpić.
Jednak metale obce wprowadzone do centrum katalitycznego mogą skutecznie zablokować aktywność enzymu. Tę uwagę adresuję do wszystkich fanów pożytecznych mikroorganizmów, albowiem niektóre mikroorganizmy nie tolerują dużego nadmiaru określonego mikroelementu, jak na przykład miedzi, cynku lub selenu. Biorąc pod uwagę wielką wrażliwość życia wysoko zorganizowanego na grawitację, skład atmosfery, zapotrzebowanie na metale ciężkie, odporność na radioaktywność i zdolność przystosowania się do różnych warunków oraz ograniczone możliwości białka, głównego reżysera biologicznego trwania życia, powinniśmy się cieszyć, że już od prawie dwóch miliardów lat dzięki mikroorganizmom mamy opiekuńczą atmosferę.

0

TOP

X