Ekstremofilai gali būti maži, tačiau jie labai prisideda prie mūsų planetos sveikatos ir mūsų gyvenimo. Naujoje šių mikroorganizmų apžvalgoje, paskelbtoje žurnale „Frontiers in Microbiology“, paaiškinama, kaip jie padeda mums kovoti su klimato kaita, tobulina kasdienių produktų gamybos būdus ir galėtų būti potencialus naujų antibiotikų šaltinis.
Skirtingų ekstremofilų klasių pramoninis pritaikymas ir vaidmuo klimato kaitoje. (a) Vidiniame apskritime esančios iliustracijos vaizduoja pagrindinę ekstremofilų klasifikaciją, o išoriniame apskritime pavaizduotas jų pramoninis ir biotechnologinis pritaikymas. (b) Pagrindinių mechanizmų, kuriais ekstremofilai prisideda prie klimato kaitos švelninimo ir aplinkos tvarumo, vaizdavimas, pabrėžiant procesus, kuriuos galima panaudoti taikant sintetinę biologiją ir medžiagų apykaitos inžinerijos metodus. Šaltinis: „Frontiers in Microbiology“ (2026). DOI: 10.3389/fmicb.2026.1754802
Kaip rodo jų pavadinimas, ekstremofilai yra organizmai, kurie klesti ekstremalioje aplinkoje, pavyzdžiui, didelio druskingumo aplinkoje, aukšto slėgio, žemo pH ir aukštoje temperatūroje. Jie pirmą kartą buvo išsamiai ištirti septintajame dešimtmetyje Jeloustouno nacionalinio parko karštosiose versmėse, o vėliau buvo rasti tokiose vietose kaip giliavandenės angos ir užšalę ledynai. Biologinė adaptacija, leidžianti jiems išgyventi tokiomis atšiauriomis sąlygomis, daro juos tokius vertingus šiuolaikiniam mokslui.
Atspariausių gamtos mikrobų pritaikymas
Apžvalgoje pabrėžiami keli šių atkaklių mikrobų pramoniniai pritaikymai, daugiausia dėl jų ekstremozimų. Kadangi šie fermentai nesuyra atšiauriomis sąlygomis, jie tapo naudingais įrankiais šiuolaikinėje gamyboje ir medicinoje.
Pavyzdžiui, karščiui atsparus fermentas iš Jeloustouno mikrobo yra pagrindinis ingredientas PGR tyrimuose, naudojamuose ligoms diagnozuoti. Tuo tarpu kai kurių druską mėgstančių ekstremofilų fermentai yra tiriami biokuro gamybai, o šarmus mėgstantys mikrobai naudojami skalbimo priemonėse, kurios gerai veikia šaltame vandenyje.
Ekstremofilai taip pat padeda suskaidyti kietas žemės ūkio atliekas ir paversti jas biokuru. Be to, kai kurie metalams atsparūs mikrobai valo užterštą dirvožemį ir vandenį transformuodami arba imobilizuodami sunkiuosius metalus, tokius kaip gyvsidabris.
Tačiau ekstremofilų naudojimo būdai ir vietos yra riboti, nes juos sunku auginti, tirti ir didinti jų kiekį laboratorijoje. Siekdami įveikti šiuos iššūkius, apžvalgoje paaiškinama, kaip mokslininkai naudoja genomo masto metabolinius modelius (GEM), kad imituotų šių organizmų funkcionavimą, nereikalaujant atkurti jų ekstremalios aplinkos laboratorijoje.
Tuomet tyrėjai naudoja genų redagavimo įrankius, tokius kaip CRISPR, kad modifikuotų mikrobus, pasinaudodami iš šių kompiuterinių modelių gautomis įžvalgomis, siekdami pagerinti jų funkcijas arba sukurti padermes su specifinėmis galimybėmis.
„Inžinerijos ir sintetinės biologijos pažanga dabar leidžia juos naudoti tvarioje biogamyboje, mažinant poveikį aplinkai ir kartu didinant procesų efektyvumą“, – savo straipsnyje rašė mokslininkai.
Apžvalgoje teigiama, kad šių atsparių gyvybės formų tyrinėjimas galėtų padėti mums ieškoti gyvybės ir kitur Visatoje. Atšiauri aplinka, kurioje jos gyvena, yra panaši į sąlygas Marse ir apledėjusiuose Jupiterio mėnuliuose, todėl galime orientuotis, kur ieškoti.
Yusra Abdul Rehman et al, Molecular adaptations and engineering of extremophiles for synthetic biology and biotechnological applications, Frontiers in Microbiology (2026). DOI: 10.3389/fmicb.2026.1754802
Journal information: Frontiers in Microbiology