În 2009, biologul Dan Lahr a primit un e-mail intrigant de la un alt cercetător. Acesta includea o fotografie a unui organism ciudat. Cercetătorul descoperise microbul într-o câmpie inundabilă din centrul Braziliei. Învelișul său de culoare maro-gălbuie avea o formă distinctivă, asemănătoare unui triunghi.
Forma i-a amintit lui Lahr de pălăria vrăjitorului din filmele „Stăpânul inelelor”. „Este pălăria lui Gandalf”, își amintește el că s-a gândit.
Lahr este biolog la Universitatea din São Paulo, Brazilia. El și-a dat seama că forma de viață unicelulară era o nouă specie de amoeba (Uh-MEE-buh). Unele amoebe au o cochilie, așa cum avea aceasta. Ele pot construi aceste cochilii din molecule pe care le produc singure, cum ar fi proteinele. Altele pot folosi bucăți de material din mediul înconjurător, cum ar fi minerale și plante. Alte amoebas sunt „goale”, fără cochilie. Pentru a afla mai multe despre amiba nou descoperită, Lahr ar avea nevoie de mai multe specimene.
Doi ani mai târziu, un alt cercetător brazilian i-a trimis fotografii ale aceleiași specii dintr-un râu. Dar norocul a venit în 2015. Atunci, un al treilea om de știință i-a trimis un e-mail. Acest cercetător, Jordana Féres, a colectat câteva sute de amibe triunghiulare. A fost suficient pentru ca ea și Lahr să înceapă un studiu detaliat al speciei.
Au examinat microbii la microscop. Amiba, au descoperit ei, își construia cochilia în formă de pălărie din proteine și zaharuri pe care le producea. Marea întrebare este de ce microbul are nevoie de această cochilie. Poate că aceasta oferă protecție împotriva razelor ultraviolete dăunătoare ale soarelui. Lahr a numit specia Arcella gandalfi (Ahr-SELL-uh Gan-DAHL-fee).
Lahr bănuiește că multe alte specii de amoebe așteaptă să fie descoperite. „Oamenii pur și simplu nu se uită ,” spune el.
Științii știu încă puține lucruri despre amoebe. Majoritatea biologilor studiază organisme care sunt fie mai simple, fie mai complexe. Microbiologii, de exemplu, se concentrează adesea pe bacterii și virusuri. Acești microbi au structuri mai simple și pot provoca boli. Zoologii preferă să studieze animale mai mari, mai familiare, cum ar fi mamiferele și reptilele.
Amoebele au fost în mare parte „ignorate”, notează Richard Payne. El este cercetător în domeniul mediului la Universitatea din York, în Anglia. „Ele au fost într-un fel prinse la mijloc pentru o lungă perioadă de timp.”
Dar atunci când oamenii de știință se uită la aceste organisme mici și ciudate, ei găsesc mari surprize. Alimentele amibelor variază de la alge până la creiere. Unele amibele poartă bacterii care le protejează de rău. Altele „cultivă” bacteriile pe care le place să le mănânce. Și încă altele ar putea juca un rol în schimbarea climei Pământului.
Ce este în meniu? Ciuperci, viermi, creiere
Deși nu le puteți vedea, amibele sunt peste tot. Ele trăiesc în sol, în iazuri, lacuri, păduri și râuri. Dacă adunați un pumn de pământ în pădure, acesta va conține probabil sute de mii de amibe.
Dar s-ar putea ca aceste amibe să nu fie toate strâns legate între ele. Cuvântul „amoeba” descrie o mare varietate de organisme unicelulare care arată și se comportă într-un anumit fel. Unele organisme sunt amoebe doar pentru o parte din viața lor. Ele pot trece de la o formă de amibă la o altă formă.
Ca și bacteriile, amibele au doar o singură celulă. Dar aici se termină asemănarea. În primul rând, amibele sunt eucariote (Yoo-kair-ee-AH-tik). Asta înseamnă că ADN-ul lor este împachetat în interiorul unei structuri numite nucleu (NEW-klee-uhs). Bacteriile nu au nucleu. În unele privințe, amibele sunt mai asemănătoare cu celulele umane decât cu bacteriile.
De asemenea, spre deosebire de bacterii, care își păstrează forma, amibele fără cochilie arată ca niște pete. Structura lor se schimbă foarte mult, spune Lahr. El le numește „schimbătoare de formă.”
Lucrarea lor poate fi utilă. Amibele se deplasează folosind părți bombate numite pseudopode (Soo-doh-POH-dee-uh). Termenul înseamnă „picioare false”. Acestea sunt extensii ale membranei celulare. O amibă poate să se întindă și să apuce o anumită suprafață cu un pseudopod, folosindu-l pentru a se târî înainte.
Pseudopodele ajută, de asemenea, amibele să mănânce. Un pseudopod întins poate înghiți prada unei amibe. Acest lucru permite acestui microb să înghită bacterii, celule fungice, alge – chiar și viermi mici.
Câteva amibele mănâncă celule umane, provocând îmbolnăviri. În general, amibele nu provoacă atât de multe boli umane precum bacteriile și virușii. Cu toate acestea, unele specii pot fi letale. De exemplu, o specie cunoscută sub numele de Entamoeba histolytica (Ehn-tuh-MEE-buh Hiss-toh-LIH-tih-kuh) poate infecta intestinele umane. Odată ajuns acolo, „te mănâncă la propriu”, spune Lahr. Boala pe care o provoacă ucide zeci de mii de oameni în fiecare an, mai ales în zonele care nu au apă curată sau sisteme de canalizare.
Cea mai bizară boală cauzată de o amibă implică specia Naegleria fowleri (Nay-GLEER-ee-uh FOW-luh-ree). Porecla sa este „amiba mâncătoare de creier”. Foarte rar, aceasta infectează persoanele care înoată în lacuri sau râuri. Dar, dacă intră în nas, poate călători până la creier, unde se hrănește cu celule cerebrale. Această infecție este, de obicei, mortală. Vestea bună: oamenii de știință cunosc doar 34 de locuitori din SUA care au fost infectați între 2008 și 2017.
Un mic deschizător de conserve
Un om de știință pe nume Sebastian Hess a descoperit recent trucurile pe care unele amibe le folosesc pentru a se hrăni. El studiază microbii eucarioți în Canada, la Universitatea Dalhousie. Aceasta se află în Halifax, Noua Scoție. Lui Hess i-a plăcut să privească micile creaturi prin microscop încă de când era copil.
În urmă cu zece ani, Hess a perforat gheața unui iaz înghețat din Germania. A colectat o mostră de apă și a dus-o înapoi în laboratorul său. Prin microscop, a văzut ceva ciudat. Sfere verzi se mișcau ca niște bule mici în interiorul unor fire de alge verzi. Nu avea „nicio idee” despre ce erau aceste sfere. Așa că Hess a amestecat algele care conțineau sferele verzi cu alte alge. Sferele care se mișcau au ieșit din alge și au început să înoate. La scurt timp după aceea, au invadat alte șuvițe de alge.
Hess și-a dat seama că sferele verzi erau microbii numiți amoeboflagelate (Uh-MEE-buh-FLAH-juh-laytz). Asta înseamnă că pot trece de la o formă la alta. Într-o formă, înoată sau alunecă cu ajutorul unor structuri asemănătoare unor cozi numite flageli (Fluh-JEH-luh). Când înotătorii găsesc hrană, se transformă în amibe. Forma lor devine mai puțin rigidă. În loc să înoate, ele încep acum să se târască de-a lungul unor suprafețe.
Prin microscop, Hess a urmărit cum una dintre aceste amoebe a făcut o gaură într-o celulă de algă. Amiba s-a înghesuit înăuntru. Apoi a mâncat măruntaiele algei. După aceea, amoeba s-a divizat și a făcut copii ale ei însăși. Acestea erau sferele verzi care se mișcau și pe care Hess le văzuse mai devreme. Noile amoebas au făcut mai multe găuri în celula algelor. Unele au invadat celula vecină din firul de alge. Altele au scăpat. Hess a numit specia Viridiraptor invadens (Vih-RIH-dih-rap-ter in-VAY-denz).
A găsit o specie similară într-o mlaștină. De asemenea, o amoeboflagelată, nu se târa în interiorul algelor. În schimb, a tăiat o tăietură în formă de C într-o celulă algală. Hess compară această amibă cu „un deschizător de conserve”. Amiba a ridicat apoi „capacul” și și-a folosit pseudopodul pentru a ajunge în gaură. Aceasta a înghițit materialul pe care l-a scos din celulă. Hess a numit această specie Orciraptor agilis (OR-sih-rap-ter Uh-JIH-liss).
Mai recent, el a descoperit indicii cu privire la modul în care aceste două amoeboflagelate taie în alge. Ambele par să primească ajutor de la o proteină numită actină (AK-tin). Celulele umane folosesc aceeași proteină pentru a se mișca.
În amoeboflagelate, actina formează o plasă. Aceasta ajută celula să facă un pseudopod. Plasa ar putea, de asemenea, să ajute pseudopodul să se agațe de alge. Actina se poate conecta la alte proteine din membrana celulară a microbului care s-ar putea atașa la pereții celulelor algelor. Actina poate chiar ajuta la ghidarea altor proteine – enzime – care pot tăia pereții celulelor algelor.
Rezultatele studiilor efectuate de Hess și colegii săi sugerează că aceste amibe aparent simple pot fi mult mai avansate decât păreau la început. S-ar putea chiar să le considerăm inginerii unicelulare. „În ceea ce privește comportamentul lor”, spune Hess, „ele sunt doar niște organisme super-complexe.”
Amicii bacterieni
Relația dintre amibe și bacterii este și mai complicată.
Debra Brock este biolog la Universitatea Washington din St. Louis, Mo. Ea studiază o amoebă numită Dictyostelium discoideum (Dihk-tee-oh-STEE-lee-um Diss-COY-dee-um). Mulți se referă la ei pur și simplu ca Dicty. Aceste organisme care locuiesc în sol se hrănesc cu bacterii.
Dicty trăiesc de obicei singure. Dar atunci când hrana este rară, zeci de mii pot fuziona, grupându-se într-un dom. De obicei, domul se transformă într-o formă asemănătoare unui melc. Acest melc – de fapt mii de amibe individuale care se mișcă împreună – se târăște spre suprafața solului.
După ce ajunge acolo, melcul ia forma unei ciuperci. Amibele din vârful „ciupercii” se înconjoară cu un strat dur. Această formă acoperită este cunoscută sub numele de spor. Insectele, viermii sau animalele mai mari care se freacă de acești spori îi pot transporta, fără să știe, în locuri noi. Mai târziu, sporii se vor crăpa, permițând amibelor din interiorul învelișului să pornească în căutare de hrană în acest nou loc.
Câteva Dicty aduc bacterii cu ele pentru hrană. Ei transportă bacteriile în interiorul lor fără să le digere. Este „ca o cutie de prânz”, explică Brock. Pentru a face acest lucru, amibele primesc ajutor de la un alt grup de bacterii pe care nu le pot mânca. Acești microbi ajutători trăiesc, de asemenea, în amoebe. Ajutoarele împiedică bacteriile alimentare să fie digerate, astfel încât amibele le pot păstra pentru mai târziu.
Științii numesc amibele purtătoare de bacterii „fermieri”. Cercetătorii suspectează că atunci când amibele ajung într-o nouă casă, ele scuipă bacteriile alimentare în sol. Aceste bacterii se divid apoi pentru a produce alte bacterii. Este ca și cum amibele transportă semințe și le plantează pentru a crește mai multă hrană.
Recent, cercetătorii au descoperit că melcul amoeba se protejează cu celule speciale în timp ce călătorește. Aceste celule sunt, de asemenea, amibele Dicty. Cunoscute sub numele de celule santinelă, ele absorb bacteriile și substanțele toxice care ar putea dăuna celorlalte amoebe. Când acest lucru este făcut, melcul își lasă în urmă santinela.
Brock s-a întrebat ce înseamnă această descoperire pentru fermierii Dicty. Fermierii nu ar vrea ca celulele santinelă să le ucidă hrana bacteriană. Așadar, fermierii aveau mai puține celule santinelă decât cei care nu sunt fermieri?
Pentru a afla, echipa lui Brock a lăsat să se formeze melci amoeba în laborator. Unii melci erau toți fermieri. Altele erau toate non-agricultorii. Cercetătorii au vopsit celulele santinelă, apoi au lăsat melcii să se deplaseze pe o farfurie de laborator. După aceea, cercetătorii au numărat câte celule santinelă au rămas în urmă. Așa cum era de așteptat, melcii fermieri aveau mai puține celule santinelă.
Cercetătorii s-au întrebat dacă acest lucru îi expune pe fermieri la un risc mai mare de substanțe chimice toxice. Pentru a testa acest lucru, Brock a expus fermierii și non-fermierii la o substanță chimică toxică. Fermierii încă se puteau reproduce. De fapt, ei s-au descurcat mai bine decât non-agricultorii.
Brock crede acum că unele dintre bacteriile purtate de fermieri au ajutat la combaterea substanțelor chimice toxice. Aceste bacterii ar putea descompune substanțele chimice. Așadar, fermierii au două arme împotriva amenințărilor toxice: celulele santinelă și prietenii bacterieni.
O legătură cu schimbările climatice?
Hess și Brock studiază amibele goale. Payne este intrigat de cele cu cochilie. Numite amoebas testate (TESS-tayt), acești microbi vicleni pot modela mai multe tipuri de cochilii. Aceste învelișuri pot semăna cu discuri, boluri – chiar și vaze. Unele sunt „fantastic de frumoase”, spune Payne.
Multe amibe testate trăiesc în habitatele numite turbării. Aceste situri sunt de obicei umede și acide. Dar, în timpul verii, turba se poate usca. Payne crede că scoicile ar putea proteja amibele unei mlaștini în timpul acestor secete.
Nu doar curiozități, aceste amibe care locuiesc în turbă pot juca un rol important în mediul înconjurător, spune Payne. Plantele parțial descompuse se acumulează în turbăriile de turbă. Bacteriile mănâncă aceste plante, eliberând gaz de dioxid de carbon. În atmosferă, acest gaz cu efect de seră poate favoriza încălzirea globală. Amibele de mlaștină mănâncă aceste bacterii. Deci, în acest fel, amibele unei mlaștini pot influența cât de mare este rolul pe care îl joacă turbăriile în încălzirea globală.
Payne și colegii săi au studiat o turbărie din China unde arsese un incendiu de vegetație. Incendiile de vegetație ar putea deveni mai frecvente pe măsură ce clima se încălzește. Așa că oamenii de știință au vrut să afle cum a afectat focul amibele testate din mlaștină.
Colegii chinezi ai lui Payne au prelevat probe din părțile arse și nearse ale mlaștinii. Apoi, echipa a analizat diferențele dintre două tipuri de amibe testate. Una dintre ele își face cochilia din resturi, cum ar fi boabe de nisip și bucăți de plante. Celălalt tip își construiește o cochilie sticloasă folosind un mineral numit siliciu.
În peticele nearse, cercetătorii au găsit un număr similar de ambele tipuri de amibe. Dar peticele arse conțineau mult mai multe amoebas cu cochilii făcute din nisip și resturi. Descoperirile sugerează că focul a distrus mai multe amoebe cu cochilii de siliciu.
Payne nu știe încă ce înseamnă acest lucru pentru schimbările climatice. Nu este clar dacă schimbarea amoebaselor va face ca turbăriile să elibereze mai mult sau mai puțin carbon. Procesul este „extrem de complicat”, spune el.
Multe alte detalii despre amoebe rămân necunoscute. Câte specii există? De ce unele au cochilii? Cum influențează amoebele numărul de alți microbi din anumite părți ale mediului? Cum influențează ele ecosistemul din jurul lor, cum ar fi plantele?
Științii au destule întrebări despre amoebe pentru a se ocupa o lungă perioadă de timp. Acesta este parțial motivul pentru care cercetători precum Payne găsesc aceste organisme atât de intrigante. În plus, spune el, „sunt pur și simplu foarte mișto.”
