Ekstrēmo mikrobu kartēšana Amazones viršanas upē

Bioķīmiķe un National Geographic pētniece Roza Vāskesa Espinoza pēta Amazones svēto vārošo upi Peru. Viņa cenšas izprast ūdeņos plūstošos mikrobus. Kredīts: Lucas Fiat

Šis raksts ir pieejams spāņu valoda . Šis stāsts ir pieejams spāņu valoda . Klausīties intervija kopā ar Rozu Vāskesu Espinozu par viņas Vārošās upes izpēti Zinātnes piektdienā.

Zem Peru Amazones sulīgā biezokņa ir upe, kas vārās un uzkarst līdz 212°F — pietiekami karsts, lai pagatavotu mazus dzīvniekus, kas var nokrist tā ceļā. Bet šajos kūpošajos ūdeņos joprojām ir dzīvības pilna.

'Jūs redzat, ka mikrobu paklāji vienkārši uzkrājas uz akmeņiem visur, kur jums ir verdoša ūdens karstie avoti,' saka. Roza Vaskesa Espinoza , bioķīmiķis un Ph.D. kandidāts Mičiganas Universitātē, kurš pēta daudzveidīgo mikrobu dzīvi Vāra upe no Peru Amazones lietusmežiem.

Peru viršanas upe ir tikpat plata kā divu joslu ceļš, tā sasniedz 16 pēdu dziļumu un čūskas plūst cauri aptuveni četras jūdzes lietus meža. Papildus daudzveidīgajiem augiem un dzīvniekiem, šis ģeotermiski apsildāma ekosistēma ir mājvieta dažādiem ķērpjiem, zilaļģēm, baktērijām un citiem mikroorganismiem, kas dzīvo augsnē un klāj ūdeni un akmeņus. Zinātnieki pievēršas mikrobiem, kas dzīvo ekstrēmās vidēs, piemēram, Boiling River, to ārstnieciskās vērtības dēļ.

Bet gadiem ilgi kopienas, kas dzīvo gar upi, ir izmantojušas tās daudzos resursus. Viņi izmanto ūdeni, lai dzertu, gatavotu ēdienu, peldētos vai vienkārši atpūstos. Viņi izmanto tvaikus aizsardzībai un dziedināšanas praksei, saka Vásquez Espinoza.

'Upe viņiem ir dzīvības avots.'

2019. gada vasarā Vāskess Espinoza devās ekspedīcijā uz Viršanas upi, lai savāktu tās mikrobus. Tagad viņa cenšas labāk izprast mikrobu lomu dabisko produktu radīšanā un to, kā to iekārtas vēlāk varētu izmantot, lai sintezētu iespējamās nākotnes zāles un terapijas.

'Šī upe izdala tik spēcīgus tvaikus, ka, ja paskatās uz debesīm, jūs burtiski nezināt, kur beidzas tvaiki un kur sākas mākoņi.'

Vaskesa Espinoza ir dzimusi un augusi galvaspilsētā Limā, Peru, taču viņas aizraušanās ar dabu pieauga līdz ar vecmāmiņas dzīves laiku.Augstie Andi. Vecākie, piemēram, viņas vecmāmiņa, zināja, kā izmantot dabas resursus, lai palīdzētu ārstēt kopienas locekļus. Vēlāk viņas vecmāmiņa pārcēlās uz Limu.

'Mums manā mājā ir mazs pagalms, un viņa to izveidoja kā nelielu aptieku,' saka Vaskess Espinoza. Viņa kļuva ziņkārīga, kā viņas vecmāmiņas augu izcelsmes līdzekļi izārstēja tādas kaites kā griezumi un parastās sāpes.

Cilvēki bieži ir pētījuši Amazoni Brazīlijā, bet citas daļas ir palikušas lielākoties neizpētītas, piemēram, Peru Amazone, kas ir otrs lielākais lietus mežs Dienvidamerikā. Vásquez Espinoza apmeklēja šos attālos reģionus kopā ar ģimeni un vidusskolas mācību ekskursijās. Caur šīm bērnības ekskursijām un vēlāk maģistrantūras studijas un pētījumi Mičiganas Universitātē , viņa sāka pētīt mikrobu un bioķīmiskos procesus augos, no kuriem daži tika izmantoti veco ļaužu zālēs.

“Tas bija aizraujoši, jo manā ģimenē nebija neviena zinātnieka. Tātad man tā bija pavisam cita pasaule, ”viņa saka. 'Pat līdz šim datumam mēs tik tikko zinām, kas atrodas Amazones lietus mežu mikrolīmenī, un tas tiešām mani satrieca.'

'Amazones bioloģiskā daudzveidība nebeidzas tur, kur skatiens satiekas.'

Viena Amazones ekosistēma, kas vēl bija rūpīgi jāizpēta attiecībā uz tās mikrobiem, bija svēts caurstrāvojošs ūdensceļš, agrāk uzskatīta par vietējo leģendu . Vaskess Espinoza atceras, ka pirms gadiem dzirdējis par Viršanas upi. Sākumā viņa domāja, ka tā varētu būt folklora. Limā neviens par to nezināja, un daudzi vietējie zinātnieki nezināja par šo dabas parādību, viņa saka.

Dabiskie karstie avoti un upes parasti ir saistīti ar vulkāniem. Bet Peru Amazonē vai lielākajā daļā Peru nav vulkānu. Vaskess Espinoza joprojām bija apņēmības pilns atrast upi. 2016. gadā Vāskesa Espinoza un viņas māte devās uz Pukalpu — pilsētu Peru austrumos, kas atrodas vistuvāk upei. Aptaujājis vienu pētnieku, kuram bija nojausma par upes atrašanās vietu, Vāskess Espinoza spēja noteikt neskaidru maršrutu. Viņa veica trīs līdz četru stundu braucienu ar visurgājēju, braucot apmēram divas stundas lekt , ar vietējo laivu un pēc tam vairākas stundas devās pārgājienā ar kājām. Kad viņa beidzot sasniedza upi, pirmo reizi redzēt tvaiku un burbuļojošus ūdeņus bija elpu aizraujoši, viņa saka.

'Šī upe izdala tik spēcīgus tvaikus, ka, ja paskatās uz debesīm, jūs burtiski nezināt, kur beidzas tvaiki un kur sākas mākoņi.'

Kredīts: Stefānija Kinga

Kopš pirmās vizītes Vāsquez Espinoza ir atgriezusies Viršanas upē — šoreiz aprīkota ar mikroskopiem, mēģenēm un pētnieku grupu. 2019. gadā ar ģeozinātnieka palīdzību Endrjū Ruzo un Vārošās upes šamaņa maestro Huana Floresa svētība Vāsquez Espinoza veica līdz šim lielāko Peru lietus mežu izpēti, kurā sešas pētnieku grupas pārstāvēja 23 iestādes septiņās valstīs.

Lielāko daļu augu vai dzīvnieku ir viegli pamanīt, bet mikrobi atstāj dažādas pēdas. Tie var veidot dažādu krāsu “paklājiņus”. Viņa saka, ka paklāji izskatās līdzīgi sūnām, kas aug uz meža kokiem, taču tā vietā mikrobi saplūst kopā karstajā, skarbajā upes dibenā. Šos mikrobus sauc par 'ekstremofiliem' - organisma veidu, kas spēj pielāgoties neviesmīlīgiem vai ekstremāliem apstākļiem.

Ekstremofīli nav ekskluzīvi Boiling River. Tie pastāv citās ekstremālās vidēs, piemēram, Jeloustonas nacionālā parka karstajos avotos. Bet Jeloustonas karstie avoti ir ļoti skābi. Viršanas upei ir atšķirīgs ģeoķīmiskais profils, un arī minerālu sastāvs pastāvīgi mainās, kas padara mikrobu ekoloģiju unikālu,Vaskess Espinoza skaidro. Viņa saka, ka 'nebūtu godīgi veikt tiešu salīdzinājumu' starp organismiem Jeloustonā un Amazones organismiem.

Lai labāk izprastu unikālo ekosistēmu, Vāsquez Espinoza veido Vārošās upes mikrobu karti un skatās, kur tie iederas starp citiem ekstremofiliem no visas pasaules.

Vásquez Espinoza un komanda savāca paraugus no dažādām upes vietām. Vēsākajās upes daļās krastus klāja zaļi paklāji, bet, upei kļūstot arvien karstāka, ūdeņi kļuva skaidrāki. Šajos karstajos punktos Vásquez Espinoza savāca paraugus no augsnes. Augšpus straumes upes posmā, kurā galvenokārt var nokļūt ar klinšu kāpšanu, Vāsquez Espinoza atrada dažādu veidu baktēriju paklājus, piemēram, zilus un gaiši zaļus, kas atšķiras no tā, ko viņa bija novērojusi iepriekš.

Pēc vakariņām komanda uzstādīja mikroskopu un kopā ar vietējo Mayantuyacu kopienu sāka analizēt dienas laikā savāktos paraugus. Sabiedrības locekļi bija tikpat ziņkārīgi kā pētnieki par to, kas dzīvo upē — ūdensceļā, kas ir neatņemama viņu ikdienas dzīves sastāvdaļa. 'Mēs ar viņiem burtiski atklātu, kas ir mūsu paraugā,' saka Vaskess Espinoza. Komanda atstāja mikroskopus Boiling River vietējiem iedzīvotājiem, lai viņi varētu turpināt veikt novērojumus.

Atgriežoties laboratorijā Mičiganas Universitātē, Vásquez Espinoza plāno apstrādāt mikrobus un identificēt ķīmiskos savienojumus un proteīnus, kuriem ir ārstnieciskas īpašības. Pētnieki var nolaupīt mikrobu iekārtas, lai precīzi noteiktu specifiskos proteīnus, un vēlāk atkārtot iekārtas, lai pašas ražotu olbaltumvielas.

Vāsquez Espinoza saka, ka Viršanas upē ir vairāk, nekā šķiet. Kredīts: Ana Sotelo

Šo mikrobu izpēte sniedz atšķirīgu objektīvu par Boiling River ekosistēmu un neredzēto Amazones daudzveidību. 'Tas nav tikai anakondas un jaguāri, un tas nav tikai par viršanas upi, kas ir eksotiska un forša,' viņa saka. 'Protams, šis stāsts ir lielisks. Es domāju, ka tas viņiem tikai parāda kaut ko atšķirīgu.

Viņa saka, ka šim Amazones skatam var būt milzīga ietekme uz saglabāšanu.

Pateicoties Andrē Ruzo zinātniskajiem novērojumiem un pastāvīgajai sadarbībai ar šamani Maestro Huanu Floresu, cilvēki ir vairāk informēti par Boiling River bioloģisko daudzveidību un kultūras nozīmi. Viņu centieni ir palīdzējuši arī kontrolēt tūrismu šajā reģionā. Tomēr Vaskess Espinoza šajā pēdējā ceļojumā pamanīja, ka ceļojums bija daudz vieglāks Amazones plašās mežu izciršanas dēļ — problēmu viņa cer cīnīties ar savu pētījumu.

'Amazones bioloģiskā daudzveidība nebeidzas tur, kur skatiens satiekas,' viņa saka. 'Tie nav tikai skaisti augi un eksotiskie dzīvnieki. Tur ir tik daudz vairāk dzīvības, un es domāju, ka tas ir jāņem vērā, runājot par Amazones saglabāšanu.

Pēdējo divu gadu laikā mikrobi ir iekļauti saglabāšanā visā pasaulē. Vásquez Espinoza un viņas komanda saka, ka ir svarīgi dokumentēt un pilnībā izprast Amazones mikrobus, pirms tie tiek pazaudēti. Tas var palīdzēt saglabāt apgabalu, viņa saka.

'Mēs nevaram aizsargāt to, par ko mēs nezinām, ka tas ir,' saka Vāsquez Espinoza.

Pētījums bija iespējams, pateicoties atļaujām no Peru valdības, Nacionālās ģeogrāfijas biedrības, Mičiganas Universitātes Biozinātņu iniciatīvas un Deivida H. Šermana laboratorijas Mičiganas Universitātes Dzīvības zinātņu institūtā.

*Redaktora piezīme 8/10/2020: šī lapa ir atjaunināta ar papildu informāciju par pētniecības atļaujām un iesaistītajām laboratorijām. Lapa tika atjaunināta arī 8/12/2020, lai labotu peruiešu valodas drukas kļūdu. Mēs nožēlojam kļūdu.

Ziedojiet Zinātnei piektdien

Ieguldiet kvalitatīvā zinātnes žurnālistikā, ziedojot Zinātnes piektdienai.