ในปี 2006 นักจุลชีววิทยา Hiroyuki Imachi ที่จมอยู่ในเรือดำเว็บตรงน้ำขนาดเล็ก 2,500 เมตรใต้พื้นผิวมหาสมุทรแปซิฟิก ได้สแกนพื้นมหาสมุทรเพื่อหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตขณะที่ส่วนย่อยลอยอยู่ที่ด้านล่างของรางน้ำ Nankai ของญี่ปุ่น ซึ่งเป็นแหล่งเพาะของจุลินทรีย์ที่ไม่ได้รับการศึกษาซึ่งอาศัยอยู่โดยอาศัยก๊าซมีเทนที่ผุดขึ้นมาจากรอยเลื่อนของเปลือกโลก Imachi พบรังของหอยขนาดเล็กบนเสื่อจุลินทรีย์สีขาว บ่งชี้ว่ามีเธนไหลซึมอยู่ด้านล่าง แขนหุ่นยนต์ของเรือดำน้ำจุ่มท่อขนาด 25 ซม. ลงในตะกอนสีเทาดำเพื่อดึงแกนโคลน
ต้องใช้เวลาอีก 12 ปีในการทำงานในห้องแล็บสำหรับ Imachi
และเพื่อนร่วมงานเพื่อแยกรางวัลที่พวกเขาไม่ได้กำหนดไว้ ̵ 1; จุลินทรีย์เซลล์เดียวจากเชื้อสายโบราณของ Archaeaซึ่งเป็นโดเมนของชีวิตที่คล้ายกับแบคทีเรียเพียงผิวเผิน การค้นพบนี้สามารถช่วยให้นักชีววิทยาสร้างการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งของชีวิตไปสู่ความซับซ้อน ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตที่คล้ายแบคทีเรียธรรมดาไปจนถึงยูคาริโอตที่ซับซ้อนมากขึ้น กลุ่มสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่มีโครโมโซมซึ่งรวมถึงมนุษย์ ตุ่นปากเป็ด เชื้อรา และอื่นๆ อีกมากมาย
Imachi จาก Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology ในเมือง Yokosuka กล่าวว่า “ความอดทนเป็นสิ่งสำคัญมากในการทำวิทยาศาสตร์ให้ประสบความสำเร็จ เขาและเพื่อนร่วมงานได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวันที่ 23 มกราคมNatureเพื่อรับเสียงไชโยโห่ร้องอย่างกระตือรือร้นจากเพื่อนนักจุลชีววิทยา “ฉันโชคดีมาก”
เรือดำน้ำวิจัยของญี่ปุ่น
เรือวิจัยShinkai 6500 ของญี่ปุ่น โดด ลง 2,500 เมตรในรางน้ำ Nankai นอกคาบสมุทร Kii ของญี่ปุ่น เพื่อสุ่มตัวอย่างความหลากหลายของจุลินทรีย์ในตะกอนรอบ ๆ ก๊าซมีเทนในปี 2549
การรับประกัน (CC-BY-NC)
นักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่าอาหารที่ไม่ธรรมดาได้เริ่มต้นวิวัฒนาการของเซลล์ที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อประมาณ 2 พันล้านปีก่อน ตามทฤษฎีในสมัยโบราณ ได้กลืนแบคทีเรียเข้าไป ซึ่งแทนที่จะกินอาหารเย็น กลับจุดประกายความสัมพันธ์ทางชีวภาพในกระบวนการที่เรียกว่า เอนโดซิมไบโอซิส ( SN: 6/8/74 ) ในที่สุด แบคทีเรียก็พัฒนาเป็นไมโตคอนเดรีย ซึ่งเป็นโครงสร้างเซลล์ที่ผลิตพลังงานซึ่งกระตุ้นการเติบโตของชีวิตที่ซับซ้อน
ซากดึกดำบรรพ์ของบรรพบุรุษโบราณยังคงมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุดบางส่วนของโลก และนักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจจุดร้อนของจุลินทรีย์เหล่านี้เพื่อหาเบาะแสเกี่ยวกับบรรพบุรุษของยูคาริโอตทั้งหมด หนึ่งในสภาพแวดล้อมดังกล่าวคือพื้นทะเลลึก แม้จะมีพื้นที่ประมาณ 65 เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวโลก แต่นักชีววิทยาก็มีภาพจาง ๆ ของจำนวนจุลินทรีย์ที่เจริญเติบโตที่นั่น ลำดับพันธุกรรมของโคลนที่ขุดลอกได้ทำให้นักชีววิทยามีวิธีหนึ่งในการศึกษาชุมชนแบคทีเรียและอาร์เคียเหล่านี้ซึ่งปรับให้เข้ากับความหนาวเย็นและความลึกที่น้อยกว่าออกซิเจน แต่ยีนสามารถเปิดเผยได้มากเท่านั้น
ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงพยายามสร้างวัฒนธรรมของจุลินทรีย์ในห้องทดลองเพื่อศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีหน้าตาเป็นอย่างไรและมีพฤติกรรมอย่างไร แต่จุลชีพที่รุนแรงนำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร Masaru Nobu นักจุลชีววิทยาจาก National Institute of Advanced Industrial กล่าว Science and Technology ในเมือง Tsukuba ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเข้าร่วมโครงการของ Imachi หลังจากเริ่มดำเนินการ
ดังนั้น Imachi, Nobu และเพื่อนร่วมงานจึงพยายามสร้างก๊าซมีเทนที่ซึมเข้าไปในห้องปฏิบัติการอีกครั้ง โดยได้แรงบันดาลใจจากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่ใช้บำบัดน้ำเสียในเขตเทศบาล ทีมงานสูบฉีดก๊าซมีเทนเข้าไปในห้องทรงกระบอกสูงเมตร เก็บไว้ที่ 10° องศาเซลเซียส และซ้อนด้วยฟองน้ำโพลียูรีเทนที่เลียนแบบตะกอนในทะเลลึกที่มีรูพรุน การไหลของน้ำทะเลเทียมที่ช้าและสม่ำเสมอทำให้ฟองน้ำอิ่มตัว
จากนั้นทีมงานก็รดน้ำกลุ่มโคลนจากแกนตะกอน Nankai Trough จุ่มสารละลายด้วยฟองน้ำ วางซ้อนกันในเครื่องปฏิกรณ์ – และรอ
“มีเรื่องประหม่ามาก” โนบุพูดถึงช่วงเวลานั้นในเดือนธันวาคม 2549 “เราไม่รู้ว่าเราจะได้สิ่งที่ต้องการหรือเปล่า”
มาซารุ โนบุ (และฮิโรยูกิ อิมาจิ)
นักจุลชีววิทยา มาซารุ โนบุ (ซ้าย) และฮิโรยูกิ อิมาจิ ถ่ายภาพหน้าเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่พวกเขาเคยปลูกจุลินทรีย์จากตะกอนที่ขุดขึ้นมาจากทะเลลึก
MK NOBU และ H. IMACHI
ในแต่ละปี นักวิจัยได้จัดลำดับยีนของจุลินทรีย์ในฟองน้ำ หลังจากสองสามปีแรกที่ผันผวน ชุมชนจุลินทรีย์เริ่มมีเสถียรภาพและเติบโต Nobu กล่าวว่า “สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่ทำงานอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ทำงานจริงในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ด้วยชุมชนที่มั่นคงของจุลินทรีย์ชนิดต่างๆ หลายพันชนิด หากไม่ใช่นับหมื่น ทีมงานสามารถพยายามเลือกและขยายสายพันธุ์แต่ละสายพันธุ์
ตัวอย่างจากเครื่องปฏิกรณ์ถูกใส่ลงในขวดแก้ว 200 ขวด แต่ละขวดบรรจุด้วยแหล่งพลังงานที่แตกต่างกันและผสมยาปฏิชีวนะเพื่อกำจัดแบคทีเรียและปล่อยให้อาร์เคียที่แตกต่างกันเติบโต
ทีมงานมีช่วงเวลายูเรก้าครั้งแรกในปี 2555 โดยตรวจพบสิ่งใหม่ทางวิทยาศาสตร์ที่พวกเขาเรียกว่า MK-D1 ด้วยจำนวนที่ต่ำมากท่ามกลางแบคทีเรียหลายสายพันธุ์ในขวดเดียว แต่ทุกครั้งที่ทีมพยายามเว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
