Člověk se už desetiletí snaží přijít na to, jak vyrobit vodík za přijatelnou cenu. A pak se objeví bakterie, která jej považuje za odpadní produkt a nechává jej jen tak zbůhdarma unikat do ovzduší.
Vezměte hrnek horké vody, zbavte ji veškerého volného kyslíku, přidejte půl litru jedovatého oxidu uhelnatého a dostanete, kromě jiného, čistý plynný vodík. Že to zní tak trochu jako recept na magický lektvar? Bakterie Carboxydothermus hydrogenoformans, obývající nehostinné prostředí vulkanických pramenů, si to rozhodně nemyslí. Ony se tím totiž živí!
Netradiční bakterie
Na sklonku minulého roku byla kompletně přečtena genetická informace mikroorganismu, který za nejvhodnější místo pro život považuje horké prameny na ruském sopečném ostrově Kunašir. Jeho podivné představy o komfortu se vztahují i na zdroj potravy. S oblibou se totiž láduje pro vyšší formy života silně toxickým oxidem uhelnatým. Právě při jeho trávení vyrábí za použití vody plynný vodík.
„C. hydrogenoformas je jedním z nejrychleji se množících bakterií, které podobným způsobem metabolizují vodu a oxid uhelnatý za vniku vodíku,“ chválí svého mikropartnera evoluční biolog Jonathan Eisen z The Institute for Genomic Research,. „Takže má pro využití jako výrobce většího množství tohoto potenciálního paliva pro automobily ty nejlepší předpoklady.“
Chudý jídelníček
Při studiu bakteriálního genomu si Eisenův tým všiml, že se C. hydrogenoformas v prostředí oxidu uhelnatého množí mnohem rychleji než všechny ostatní mikroorganismy. Vědci se proto pustili do zkoumání tohoto jevu a nakonec se ukázalo, že za vším vězí vybavení metabolického aparátu bakterie. Zatímco ostatní bakterie, jež také dokážou zpracovávat oxid uhelnatý, disponují pouze jednou variantou vhodného „trávení“ (enzymatického komplexu), C. hydrogenoformas se pyšní hned pěti takovými bílkovinami. Jinak řečeno, zatímco běžné bakterie dokážou pokrýt oxidem uhelnatým pouze část svých potřeb a k životu vyžadují i další látky, tahle se může plně věnovat konzumaci jediné sloučeniny, přičemž si s ní vystačí pro většinu životních funkcí.
Kladivo na bioterorismus
Přečtením genetické informace C. hydrogenoformas se však vědci nedobrali jen nadějného počátku levné výroby potenciálního paliva. S překvapením totiž zjistili, že bakterie má ve své kódové knihovničce i geny pro vytváření spor, tedy jakýchsi „kukel“, ve kterých dokáže přečkat nepříznivé podmínky.
Vědci u extrémisticky založené bakterie, jež krajně nehostinné prostředí považuje za nejluxusnější komfort, tuto vlastnost vůbec nečekali. Bez pečlivého porovnání úseků DNA s již známými geny jiných organismů by jej ani nedokázali odhalit.
Dalším srovnáním genetické informace s jinými bakteriemi se týmu kolem Jonathana Eisena podařilo zjistit, jaké metabolické pochody jsou za možnost stavby spor vlastně odpovědné.
Vzhledem k tomu, že tato schopnost (sporulace) umožňuje mikroorganismům dlouhodobé přežití, ovlivňuje tím i způsob jejich šíření a tedy i možného využití jako biologické zbraně. Třeba takový antraxový prášek rozesílaný v poštovních obálkách, který před časem ve Washingtonu zabil pět lidí, byl také ze spor. Každé pokrok k objasnění tohoto procesu je tedy zároveň i krůčkem k nalezení účinné odpovědi na hrozbu bioterorismu.
Co provádí oxid uhelnatý?
Proč je vlastně tak nebezpečná sloučenina jako oxid uhelnatý pro mikroorganismy neškodný? Protože si bakterie nemusejí dělat hlavu s tím, jak rozvádět živiny a kyslík do celého těla. Jejich jednoduchá buňka si spokojeně plave v prostředí a vše potřebné vstřebává celým svým povrchem. Krev jako dopravní prostředek je tedy pro ně naprostou zbytečností.
Oxid uhelnatý má tu nepříjemnou vlastnost, že se v porovnání s kyslíkem váže 250x silněji na hemoglobin (krevní barvivo rozvážející kyslík do tkání). Nekompromisně zabere jeho místo a nikam ho nepustí. Organismus pak trpí nedostatkem kyslíku (tzv. hypoxií) a pomalu se dusí. Při pokročilejších otravách dokonce ani nepomáhá postiženého nechat nadýchat čerstvého vzduchu. Kyslík se do něj musí pumpovat pod tlakem, protože jakmile se oxid uhelnatý jednou na hemoglobin naváže, bez použití násilí se jej pustit nehodlá.
