Wissenschaftler haben die niedrigste Temperatur ermittelt, bei der einfaches Leben leben und wachsen kann.
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Die in PLoS One veröffentlichte Studie zeigt, dass einzellige Organismen unter -20 ° C austrocknen und in einen glasartigen Zustand übergehen, in dem sie ihren Lebenszyklus nicht mehr abschließen können.
Die Forscher schlagen vor, dass -20 ° C die niedrigste Temperaturgrenze für das Leben auf der Erde ist, da sich die Organismen unterhalb dieser Temperatur nicht vermehren können.
Die Wissenschaftler setzten einzellige Organismen in ein wässriges Medium und senkten die Temperatur. Als die Temperatur sank, begann sich das Medium in Eis zu verwandeln und als die Eiskristalle wuchsen, sickerte das Wasser in den Organismen heraus und bildete mehr Eis. Dies ließ die Zellen zuerst dehydrieren und dann verglasten. Sobald eine Zelle verglast ist, wird sie von Wissenschaftlern nicht mehr als lebend angesehen, da sie sich nicht vermehren kann. Zellen können jedoch wieder zum Leben erweckt werden, wenn die Temperaturen wieder ansteigen.Diese Verglasungsphase ähnelt der Phase, in der die Samen der Pflanzen eintreten, wenn sie austrocknen.
"Das Interessante an der Verglasung ist, dass eine Zelle im Allgemeinen überlebt, wo sie das Einfrieren nicht überlebt, wenn Sie innerlich einfrieren und sterben. Aber wenn Sie eine kontrollierte Verglasung durchführen können, können Sie überleben “, sagt Professor Andrew Clarke von NERCs British Antarctic Survey, Hauptautor der Studie. „Sobald eine Zelle verglast ist, kann sie bis zu unglaublich niedrigen Temperaturen überleben. Es kann einfach nicht viel bewirken, bis es sich erwärmt. "
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Komplexere Organismen können bei niedrigeren Temperaturen überleben, da sie das Medium kontrollieren können, in dem sich die Zellen befinden.
"Bakterien, einzellige Algen und einzellige Pilze - von denen es weltweit eine große Menge gibt - sind frei lebend, weil sie nicht auf andere Organismen angewiesen sind", erklärt Clarke.
„Alles andere, wie Bäume, Tiere und Insekten, hat die Fähigkeit, die Flüssigkeit zu kontrollieren, die ihre inneren Zellen umgibt. In unserem Fall sind es Blut und Lymphe. In einem komplizierten Organismus sitzen die Zellen in einer Umgebung, die der Organismus kontrollieren kann. Frei lebende Organismen haben dies nicht. Wenn sich Eis in der Umwelt bildet, sind sie allen damit verbundenen Belastungen ausgesetzt. “
Wenn eine frei lebende Zelle zu schnell abkühlt, ist sie nicht in der Lage, zu dehydrieren und zu verglasten. stattdessen würde es einfrieren und nicht überleben.
Dies erklärt in gewisser Weise, warum die Konservierung von Lebensmitteln durch Tiefkühlen funktioniert. Die meisten Kühl- und Gefrierschränke arbeiten bei einer Temperatur von fast -20 ° C. Diese Studie zeigt, dass diese Temperatur funktioniert, weil Schimmelpilze und Bakterien nicht in der Lage sind, sich zu vermehren und Lebensmittel zu verderben.
"Wir waren sehr erfreut, dass wir ein Ergebnis erzielt haben, das eine größere Relevanz hat, da es einen Mechanismus darstellt, warum einheimische Gefriergeräte so erfolgreich sind wie sie", sagt Clarke.
Die Wissenschaftler glauben, dass die Temperaturgrenze, die sie entdeckt haben, universell ist und unter -20 ° C können einfache Formen des einzelligen Lebens nicht auf der Erde wachsen. Während der Studie untersuchten sie ein breites Spektrum einzelliger Organismen, die verschiedene Energiequellen nutzen, von Licht über Mineralien bis hin zum Stoffwechsel. Jeder einzelne Typ wurde unterhalb dieser Temperatur verglast.
„Wenn Sie einen einzelligen Organismus haben und ihn abkühlen, bis sich im äußeren Medium Eis bildet, haben wir in jedem Fall die Zellen dehydriert und dann zwischen -10 ° C und -25 ° C verglast. Es gab keine Ausnahmen ", erklärt Clarke.
Diese Studie wurde von NERC, dem Europäischen Forschungsrat und der National de la Recherche Agronomique finanziell unterstützt.
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