This deep-sea mystery is changing our understanding of life | Karen Lloyd

Translator: Vladimíra Molčanová Reviewer: Linda Magáthová

Som morská mikrobiologička na Univerzite v Tennessee

I'm an ocean microbiologist at the University of Tennessee,

and I want to tell you guys about some microbes

a chcem vám porozprávať o mikróboch,

that are so strange and wonderful

ktoré sú také zvláštne a úžasné,

that they're challenging our assumptions about what life is like on Earth.

že popierajú naše domnienky o tom, aký je život na Zemi.

So I have a question.

Mám otázku.

Please raise your hand if you've ever thought it would be cool

Dajte hore ruku, keď vám niekedy napadlo, že by bolo super

to go to the bottom of the ocean in a submarine?

ísť na dno oceánu v ponorke?

Yes.

Áno.

Most of you, because the oceans are so cool.

Väčšina z vás, lebo oceány sú super.

Alright, now -- please raise your hand

V poriadku, teraz dajte ruku hore,

if the reason you raised your hand to go to the bottom of the ocean

keď váš dôvod ísť na dno oceánu je,

is because it would get you a little bit closer

že by vás to o trochu priblížilo

to that exciting mud that's down there.

k zaujímavému bahnu, ktoré tam dole je.

(Laughter)

(smiech)

Nobody.

Nikto.

I'm the only one in this room.

Som jediná v tejto miestnosti.

Well, I think about this all the time.

Ja nad tým rozmýšľam stále.

I spend most of my waking hours

Trávim väčšinu dňa tým,

trying to determine how deep we can go into the Earth

že sa snažím zistiť, ako hlboko do Zeme môžeme ísť,

and still find something, anything, that's alive,

aby sme stále niečo našli, hocičo, čo je živé,

because we still don't know the answer to this very basic question

pretože stále nevieme odpoveď na túto veľmi základnú otázku

about life on Earth.

o živote na Zemi.

So in the 1980s, a scientist named John Parkes, in the UK,

V 80. rokoch vedec John Parkes vo Veľkej Británii

was similarly obsessed,

bol podobne posadnutý

and he came up with a crazy idea.

a prišiel na šialený nápad.

He believed that there was a vast, deep, and living microbial biosphere

Veril, že existuje rozsiahla, hlboká a živá mikrobiálna biosféra

underneath all the world's oceans

pod zemskými oceánmi,

that extends hundreds of meters into the seafloor,

ktorá siaha stovky metrov do morského dna,

which is cool,

čo je zaujímavé,

but the only problem is that nobody believed him,

jediný problém bol, že nikto mu neveril

and the reason that nobody believed him

a dôvod, prečo mu nikto neveril, bol,

is that ocean sediments may be the most boring place on Earth.

že oceánske sedimenty sú asi najnudnejšie miesto na Zemi.

(Laughter)

(smiech)

There's no sunlight, there's no oxygen,

Nie je tam žiadne svetlo, žiaden kyslík

and perhaps worst of all,

a asi najhoršie zo všetkého,

there's no fresh food deliveries for literally millions of years.

nie sú tam donášky čerstvého jedla už milióny rokov.

You don't have to have a PhD in biology

Nemusíte mať doktorát z biológie na to,

to know that that is a bad place to go looking for life.

aby ste vedeli, že je to zlé miesto na hľadanie života.

(Laughter)

(smiech)

But in 2002, [Steven D'Hondt] had convinced enough people

Avšak v roku 2002 [Steven D'Hondt] presvedčil dosť ľudí o tom,

that he was on to something that he actually got an expedition

že niečo našiel a tak získal expedíciu

on this drillship, called the JOIDES Resolution.

na tomto lodnom vrtáku, nazývanú JOIDES Resolution.

And he ran it along with Bo Barker Jørgensen of Denmark.

Fungoval po boku Bo Barker Jørgensena z Dánska.

And so they were finally able to get

Konečne sa im podarilo získať

good pristine deep subsurface samples

dobré, čisté vzorky z podpovrchových hĺbok,

some really without contamination from surface microbes.

niektoré bez znečistenia od povrchových mikróbov.

This drill ship is capable of drilling thousands of meters underneath the ocean,

Tento lodný vrták je schopný vŕtať tisícky metrov pod dno oceánu

and the mud comes up in sequential cores, one after the other --

a bahno vychádza v následných cievkach jedna za druhou,

long, long cores that look like this.

dlhé, dlhočizné cievky, ktoré vyzerajú takto.

This is being carried by scientists such as myself who go on these ships,

Tie nosia vedci ako ja, ktorí sú na týchto lodiach

and we process the cores on the ships and then we send them home

a spracúvame cievky na lodiach a potom ich posielame domov,

to our home laboratories for further study.

do našich domácich laboratórií na ďalšie skúmanie.

So when John and his colleagues

Keď John a jeho kolegovia

got these first precious deep-sea pristine samples,

získali tieto prvé vzácne čisté hlbokomorské vzorky,

they put them under the microscope,

dali ich pod mikroskop

and they saw images that looked pretty much like this,

a uvideli niečo, čo vyzeralo skoro ako toto,

which is actually taken from a more recent expedition

čo je z nedávnej expedície

by my PhD student, Joy Buongiorno.

Joy Buongiornovej, mojej Ph.D študentky.

You can see the hazy stuff in the background.

Môžete vidieť hmlisté veci v pozadí.

That's mud. That's deep-sea ocean mud,

To je bahno. To je hlbokomorské oceánske bahno

and the bright green dots stained with the green fluorescent dye

a tie jasnozelené bodky zafarbené fluorescenčnou zelenou farbou

are real, living microbes.

sú ozajstné živé mikróby.

Now I've got to tell you something really tragic about microbes.

Musím vám povedať niečo skutočne tragické o mikróboch.

Všetky vyzerajú rovnako pod mikroskopom,

They all look the same under a microscope,

I mean, to a first approximation.

aspoň pri prvom priblížení.

You can take the most fascinating organisms in the world,

Môžete zobrať najfascinujúcejšie organizmy na svete,

like a microbe that literally breathes uranium,

ako mikrób, ktorý doslova dýcha urán

and another one that makes rocket fuel,

a ďalší, ktorý vyrába raketové palivo,

mix them up with some ocean mud,

pomiešať ich s oceánskym bahnom,

put them underneath a microscope,

dať ich pod mikroskop

and they're just little dots.

a sú to len malé bodky.

It's really annoying.

Je to otravné.

So we can't use their looks to tell them apart.

Takže nemôžeme použiť ich výzor na to, aby sme ich rozoznali.

We have to use DNA, like a fingerprint,

Musíme použiť DNA, ako odtlačok prsta,

to say who is who.

aby sme vedeli, kto je kto.

And I'll teach you guys how to do it right now.

Ja vás všetkých hneď teraz naučím, ako to urobiť.

So I made up some data, and I'm going to show you some data that are not real.

Vymyslela som si nejaké dáta, ktoré nie sú skutočné, a teraz vám ich ukážem.

This is to illustrate what it would look like

To je na ilustráciu toho, ako by to vyzeralo,

if a bunch of species were not related to each other at all.

keby skupina druhov nebola vôbec príbuzná.

So you can see each species

Môžete vidieť, že každý druh

has a list of combinations of A, G, C and T,

má zoznam kombinácií A,G,C,T,

which are the four sub-units of DNA,

ktoré sú štyri pod-jednotky DNA

sort of randomly jumbled, and nothing looks like anything else,

náhodne pomiešané a nič nevyzerá ako niečo iné

and these species are totally unrelated to each other.

a tieto druhy nemajú nič spoločné.

But this is what real DNA looks like,

Avšak takto vyzerá skutočné DNA

from a gene that these species happen to share.

z génu, ktorý tieto druhy majú spoločný.

Everything lines up nearly perfectly.

Všetko sedí skoro dokonale.

The chances of getting so many of those vertical columns

Možnosť, že budete mať toľko vertikálnych stĺpcov,

where every species has a C or every species has a T,

kde každý druh má C, alebo každý druh má T

by random chance, are infinitesimal.

čistou náhodou, je nekonečne malá.

So we know that all those species had to have had a common ancestor.

Takže vieme, že všetky tieto druhy museli mať spoločného predka.

They're all relatives of each other.

Všetci sú spoloční príbuzní.

So now I'll tell you who they are.

Tak a teraz vám poviem, kto to je.

The top two are us and chimpanzees,

Vrchné dve sme my a šimpanzy,

which y'all already knew were related, because, I mean, obviously.

čo ste už všetci vedeli, že sú príbuzní, pretože je to očividné.

(Laughter)

(smiech)

But we're also related to things that we don't look like,

Ale sme tiež príbuzní s vecami, na ktoré sa nepodobáme,

like pine trees and Giardia, which is that gastrointestinal disease

ako borovica a Giardia, čo je žalúdočno-črevná choroba,

you can get if you don't filter your water while you're hiking.

ktorú môžete dostať, keď si nefiltrujete vodu na túre.

We're also related to bacteria like E. coli and Clostridium difficile,

Taktiež sme príbuzní s baktériami, ako E. coli a Clostridium difficile,

which is a horrible, opportunistic pathogen that kills lots of people.

čo je hrozný oportunistický patogén, ktorý zabíja mnoho ľudí.

But there's of course good microbes too, like Dehalococcoides ethenogenes,

Samozrejme, že existujú aj dobré mikróby, ako baktérie rodu Dehalococcoides,

which cleans up our industrial waste for us.

ktoré za nás čistia industriálny odpad.

So if I take these DNA sequences,

Keď si vezmem tieto DNA sekvencie

and then I use them, the similarities and differences between them,

a potom použijem podobnosti a rozdiely medzi nimi

to make a family tree for all of us

na vytvorenie rodokmeňu pre nás všetkých,

so you can see who is closely related,

aby ste mohli vidieť kto je blízky príbuzný,

then this is what it looks like.

potom to vyzerá takto.

So you can see clearly, at a glance,

Na prvý pohľad môžete jasne vidieť,

that things like us and Giardia and bunnies and pine trees

že bytosti ako my a Giardia a zajace a borovice

are all, like, siblings,

sú všetky ako súrodenci,

and then the bacteria are like our ancient cousins.

a potom baktérie sú ako naši pradávni bratranci.

But we're kin to every living thing on Earth.

Ale sme príbuzní so všetkými živými stvoreniami na Zemi.

So in my job, on a daily basis,

Každý deň v práci

I get to produce scientific evidence against existential loneliness.

prichádzam s vedeckými dôkazmi proti existenciálnej samote.

So when we got these first DNA sequences,

Keď sme dostali tieto prvé DNA sekvencie

from the first cruise, of pristine samples from the deep subsurface,

z prvej výpravy, z prvotriednych vzoriek z hlbokého pod-povrchu,

we wanted to know where they were.

chceli sme vedieť, kde sa nachádzali.

So the first thing that we discovered is that they were not aliens,

Prvú vec, ktorú sme zistili, bola, že nie sú mimozemšťania,

because we could get their DNA to line up with everything else on Earth.

pretože sme ich DNA dokázali prepojiť so všetkým ostatným na Zemi.

But now check out where they go on our tree of life.

Pozrite, kde sa nachádzajú na strome života.

The first thing you'll notice is that there's a lot of them.

Prvá vec, ktorú si všimnete, je, že ich je veľa.

It wasn't just one little species

Nebol to len jeden malý druh,

that managed to live in this horrible place.

ktorému sa podarilo prežiť na tomto hroznom mieste.

It's kind of a lot of things.

Je toho oveľa viac.

Druhá vec, ktorú si snáď všimnete, je,

And the second thing that you'll notice,

hopefully, is that they're not like anything we've ever seen before.

že sa nepodobajú na nič, čo sme videli predtým.

They are as different from each other

Sú od seba také odlišné,

as they are from anything that we've known before

ako sú odlišné od všetkého iného, čo sme kedy poznali,

as we are from pine trees.

ako sme my od borovíc.

So John Parkes was completely correct.

Takže John Parkes mal úplnú pravdu.

He, and we, had discovered a completely new and highly diverse

On a my sme objavili úplne nový a vysoko rôznorodý

microbial ecosystem on Earth

mikrobiálny ekosystém na Zemi,

that no one even knew existed before the 1980s.

o ktorom nikto nevedel, že existuje do 80. rokov 20. storočia.

So now we were on a roll.

Boli sme na dobrej ceste.

The next step was to grow these exotic species in a petri dish

Ďalším krokom bolo vypestovať tieto exotické druhy v Petriho miske,

so that we could do real experiments on them

aby sme na nich mohli robiť skutočné experimenty,

like microbiologists are supposed to do.

ako by to mikrobiológovia mali robiť.

Avšak bolo jedno, čím sme ich kŕmili,

But no matter what we fed them,

they refused to grow.

odmietali rásť.

Even now, 15 years and many expeditions later,

Aj teraz o 15 rokov a mnoho expedícií neskôr

no human has ever gotten a single one of these exotic deep subsurface microbes

sa žiadnemu človeku nepodarilo vypestovať čo i len jeden

tento exotický hlboko pod-povrchový mikrób v Petriho miske.

to grow in a petri dish.

And it's not for lack of trying.

A nie je to nedostatkom snahy.

Môže to znieť trochu pesimisticky,

That may sound disappointing,

but I actually find it exhilarating,

ale mne to príde vzrušujúce,

because it means there are so many tantalizing unknowns to work on.

lebo to znamená, že existuje omnoho viac zaujímavých neznámych na vyriešenie.

Like, my colleagues and I got what we thought was a really great idea.

Mysleli sme si, ja a moji kolegovia, že sme dostali skvelý nápad.

We were going to read their genes like a recipe book,

Chceli sme prečítať ich gény ako kuchárku,

find out what it was they wanted to eat and put it in their petri dishes,

nájsť to, čo chcú jesť, a dať to do ich Petriho misiek

and then they would grow and be happy.

a potom by rástli a boli šťastné.

But when we looked at their genes,

Ale keď sme sa pozreli na ich gény,

it turns out that what they wanted to eat was the food we were already feeding them.

ukázalo sa, že tým, čo by chceli jesť, sme ich už kŕmili.

So that was a total wash.

Bola to úplná strata času.

There was something else that they wanted in their petri dishes

Bolo tam ešte niečo, čo chceli mať vo svojich Petriho miskách,

that we were just not giving them.

čo sme im nedávali.

So by combining measurements from many different places

Kombináciou meraní z rôznych miest na svete

around the world,

my colleagues at the University of Southern California,

moji kolegovia na Univerzite Južnej Kalifornie,

Doug LaRowe and Jan Amend,

Doug LaRowe a Jan Amend,

were able to calculate that each one of these deep-sea microbial cells

boli schopní vypočítať, že každá z týchto hlbokomorských mikrobiálnych buniek

requires only one zeptowatt of power,

potrebuje len jeden zeptowatt energie,

and before you get your phones out, a zepto is 10 to the minus 21,

a skôr než si vyberiete mobil z vrecka, zepto je jedna triliardtina,

because I know I would want to look that up.

pretože viem, že ja by som si to chcela zistiť.

Humans, on the other hand,

Na druhej strane, ľudia

require about 100 watts of power.

potrebujú okolo 100 wattov energie.

So 100 watts is basically if you take a pineapple

100 wattov je približne ako keď zoberiete ananás

and drop it from about waist height to the ground 881,632 times a day.

a pustíte ho z výšky vášho pásu na zem tak 881 632-krát za deň.

If you did that and then linked it up to a turbine,

Keby ste to urobili a napojili to na turbínu,

that would create enough power to make me happen for a day.

to by vytvorilo dostatok energie, aby som mohla deň existovať.

A zeptowatt, if you put it in similar terms,

Zeptowatt, keď ho dáte do podobnej rovnice,

is if you take just one grain of salt

je ako keď zoberiete zrnko soli

and then you imagine a tiny, tiny, little ball

a potom si predstavíte maličkú guličku,

that is one thousandth of the mass of that one grain of salt

ktorá je tisícinou masy toho jedného zrnka soli

and then you drop it one nanometer,

a potom ju pustíte jeden nanometer,

which is a hundred times smaller than the wavelength of visible light,

ktorý je tisíckrát menší než vlnová dĺžka viditeľného svetla,

once per day.

raz za deň.

That's all it takes to make these microbes live.

To stačí mikróbom na prežitie.

That's less energy than we ever thought would be capable of supporting life,

Je to menej energie, než sme si kedy mysleli, že by stačilo na život,

but somehow, amazingly, beautifully,

avšak nejakým spôsobom, napodiv, je to dosť.

it's enough.

So if these deep-subsurface microbes

Pokiaľ tieto hlboko pod-povrchové mikróby

have a very different relationship with energy than we previously thought,

majú odlišný vzťah k energii, než sme si mysleli,

then it follows that they'll have to have

tak je logické, že budú mať

a different relationship with time as well,

iný vzťah aj s časom,

because when you live on such tiny energy gradients,

pretože ak žijete na tak málo energii,

rapid growth is impossible.

rýchly rast je nemožný.

If these things wanted to colonize our throats and make us sick,

Keby tieto veci chceli kolonizovať naše hrdlá a nakaziť nás,

they would get muscled out by fast-growing streptococcus

premohli by ich rýchlo rastúce streptokoky

before they could even initiate cell division.

predtým, než by mohli začať s bunkovým delením.

So that's why we never find them in our throats.

Preto ich nikdy nenájdeme v našich hrdlách.

Perhaps the fact that the deep subsurface is so boring

Možno to, že hlboký pod-povrch je taký nudný,

is actually an asset to these microbes.

je vlastne výhodou pre tieto mikróby.

They never get washed out by a storm.

Nikdy ich nevyplaví búrka.

They never get overgrown by weeds.

Nikdy ich neprerastie burina.

All they have to do is exist.

Nemusia robiť nič iné, len existovať.

Maybe that thing that we were missing in our petri dishes

Možno to, čo nám chýba v Petriho miskách,

was not food at all.

nebolo nakoniec jedlo.

Maybe it wasn't a chemical.

Možno to nebola chemikália.

Maybe the thing that they really want,

Možno to, čo tak chcú,

the nutrient that they want, is time.

výživa, ktorú tak chcú, je čas.

But time is the one thing that I'll never be able to give them.

Avšak čas je jediná vec, ktorú im nie som schopná dať.

So even if I have a cell culture that I pass to my PhD students,

Keď mám bunkovú kultúru, ktorú posuniem svojim PhD. študentom,

who pass it to their PhD students, and so on,

ktorí ju posunú svojim PhD. študentom atď.,

we'd have to do that for thousands of years

museli by sme to robiť tisícky rokov na to,

in order to mimic the exact conditions of the deep subsurface,

aby sme napodobnili presné podmienky hlbokého pod-povrchu,

all without growing any contaminants.

bez toho, aby sme nevypestovali nečistoty.

It's just not possible.

Jednoducho to nie je možné.

But maybe in a way we already have grown them in our petri dishes.

Je možné, že sme ich už v našich Petriho miskách vypestovali.

Maybe they looked at all that food we offered them and said,

Možno sa pozreli na všetko to jedlo, ktoré sme im ponúkli a povedali:

"Thanks, I'm going to speed up so much

„Vďaka, ja to tak urýchlim,

that I'm going to make a new cell next century.

že vytvorím novú bunku v ďalšom storočí.“

Ugh.

Pfff.

(Laughter)

(smiech)

Prečo sa teda zvyšok biológie hýbe tak rýchlo?

So why is it that the rest of biology moves so fast?

Why does a cell die after a day

Prečo bunka zomrie po jednom dni

and a human dies after only a hundred years?

a človek zomrie po len sto rokoch?

These seem like really arbitrarily short limits

Zdajú sa to byť arbitrárne krátke časové limity,

when you think about the total amount of time in the universe.

keď si vezmete celkové množstvo času vo vesmíre.

But these are not arbitrary limits.

Ale nie sú to arbitrárne limity.

They're dictated by one simple thing,

Sú diktované jednou jednoduchou vecou,

and that thing is the Sun.

a tá vec je Slnko.

Once life figured out how to harness the energy of the Sun

Akonáhle život zistil, ako získavať energiu zo Slnka

through photosynthesis,

cez fotosyntézu,

we all had to speed up and get on day and night cycles.

všetci sme si museli pohnúť a začať fungovať na denných a nočných cyklusoch.

In that way, the Sun gave us both a reason to be fast

Týmto spôsobom nám Slnko dalo dôvod byť rýchli

and the fuel to do it.

a energiu na to.

You can view most of life on Earth like a circulatory system,

Môžete brať väčšinu života na Zemi ako obežný systém

and the Sun is our beating heart.

a Slnko je naše búšiace srdce.

But the deep subsurface is like a circulatory system

Ale hlboký pod-povrch je ako obežný systém,

that's completely disconnected from the Sun.

ktorý je úplne odpojený od Slnka.

It's instead being driven by long, slow geological rhythms.

Namiesto toho ho poháňa dlhý a pomalý geologický rytmus.

There's currently no theoretical limit on the lifespan of one single cell.

Momentálne neexistuje teoretický limit na dĺžku života jednej bunky.

As long as there is at least a tiny energy gradient to exploit,

Pokiaľ na využitie existuje aspoň maličké množstvo energie,

theoretically, a single cell could live

tak teoreticky by samostatná bunka mohla žiť

for hundreds of thousands of years or more,

stovky tisícov rokov a viac,

simply by replacing broken parts over time.

jednoducho nahrádzaním nefunkčných častí postupom času.

To ask a microbe that lives like that to grow in our petri dishes

Žiadať mikrób, ktorý takto žije, aby vyrástol v našich Petriho miskách,

is to ask them to adapt to our frenetic, Sun-centric, fast way of living,

je ako žiadať aby sa prispôsobili nášmu rýchlemu slnečnému spôsobu života

and maybe they've got better things to do than that.

a možno majú lepšie veci na práci.

(Laughter)

(smiech)

Imagine if we could figure out how they managed to do this.

Predstavte si, že by sme zistili, ako to robia.

What if it involves some cool, ultra-stable compounds

Čo ak to zahŕňa zaujímavé ultrastabilné zmesi,

that we could use to increase the shelf life

ktoré by sme mohli použiť na zvýšenie trvanlivosti

in biomedical or industrial applications?

v biologicko-lekárskych, alebo industriálnych aplikáciách?

Or maybe if we figure out the mechanism that they use

Alebo keby sme zistili mechanizmus, ktorý používajú

to grow so extraordinarily slowly,

na taký neobyčajne pomalý rast,

we could mimic it in cancer cells and slow runaway cell division.

mohli by sme ho napodobniť v rakovinových bunkách a spomaliť ich delenie.

I don't know.

Neviem.

I mean, honestly, that is all speculation,

Skutočne, všetko sú to špekulácie,

but the only thing I know for certain

ale som si istá jedinou vecou, a to,

is that there are a hundred billion billion billlion

že na dne všetkých svetových oceánov

living microbial cells

existujú stovky miliárd miliárd miliárd

underlying all the world's oceans.

živých mikrobiálnych buniek.

That's 200 times more than the total biomass of humans on this planet.

To je 200-krát viac než je celková biomasa človeka na tejto planéte.

And those microbes have a fundamentally different relationship

A tieto mikróby majú od základu odlišný vzťah

with time and energy than we do.

s časom a energiou, než máme my.

What seems like a day to them

Čo sa im zdá ako deň,

might be a thousand years to us.

môžu byť pre nás tisícky rokov.

They don't care about the Sun,

Nezaujímajú sa o Slnko

and they don't care about growing fast,

a nezaujíma ich rýchly rast

and they probably don't give a damn about my petri dishes ...

a pravdepodobne ich nezaujímajú moje Petriho misky,

(Laughter)

(smiech)

but if we can continue to find creative ways to study them,

ale keď budeme pokračovať v hľadaní kreatívnych spôsobov ako ich študovať,

then maybe we'll finally figure out what life, all of life, is like on Earth.

tak možno konečne zistíme aký je život, všetok život, na Zemi.

Ďakujem.

Thank you.

(potlesk)

(Applause)