Μικροβιακός τάπητας
Ο μικροβιακός τάπητας είναι ένα πολυστρωματικό φύλλο μικροοργανισμών, κυρίως βακτηρίων και αρχαίων. Περιγράφηκαν για πρώτη φορά από τον Παράκελσο (~1519),p1 αλλά η πλήρης σημασία τους δεν έγινε αντιληπτή μέχρι το τελευταίο τέταρτο του 20ού αιώνα.
Τα μικροβιακά στρώματα αναπτύσσονται κυρίως σε βυθισμένες ή υγρές επιφάνειες, αλλά μερικά επιβιώνουν σε ερήμους. Αποικίζουν περιβάλλοντα που κυμαίνονται σε θερμοκρασίες από -40 °C έως +120 °C. Λίγα είναι ενδοσυμβιόντα των ζώων.
Αν και συνήθως έχουν πάχος μόνο μερικά εκατοστά, οι μικροβιακές ψάθες δημιουργούν ένα ευρύ φάσμα εσωτερικών χημικών περιβαλλόντων. Αποτελούνται από στρώματα μικροοργανισμών που μπορούν να τρέφονται ή να ανέχονται τις χημικές ουσίες στο επίπεδό τους. Σε υγρές συνθήκες τα στρώματα συγκρατούνται από γλοιώδεις ουσίες (πολυσακχαρίτες) που εκκρίνουν οι μικροοργανισμοί. 118; 1671-7 Ορισμένοι από τους μικροοργανισμούς σχηματίζουν μπερδεμένους ιστούς από νήματα που καθιστούν το στρώμα πιο ανθεκτικό. Οι πιο γνωστές φυσικές μορφές είναι τα επίπεδα στρώματα και οι κοντόχοντρες στήλες που ονομάζονται στρωματόλιθοι, αλλά υπάρχουν και σφαιρικές μορφές.
Τα μικροβιακά στρώματα είναι η πρώτη μορφή ζωής στη Γη για την οποία υπάρχουν καλά απολιθωμένα στοιχεία, πριν από 3500 εκατομμύρια χρόνια, και αποτέλεσαν για μεγάλο χρονικό διάστημα τα σημαντικότερα μέλη των οικοσυστημάτων του πλανήτη.
Αρχικά μπορεί να εξαρτιόνταν από τις υδροθερμικέςπηγές για ενέργεια και χημική "τροφή". Η ανάπτυξη της φωτοσύνθεσης τα απελευθέρωσε σταδιακά από το "υδροθερμικό γκέτο", αποδεικνύοντας μια πιο ευρέως διαθέσιμη πηγή ενέργειας, το ηλιακό φως, αν και αρχικά τα φωτοσυνθετικά στρώματα εξακολουθούσαν να εξαρτώνται από τη διάχυση των χημικών ουσιών που εκλύονταν από τους υδροθερμικούς αεραγωγούς. Το τελικό και σημαντικότερο στάδιο αυτής της απελευθέρωσης ήταν η ανάπτυξη της φωτοσύνθεσης που παράγει οξυγόνο, δεδομένου ότι οι κύριες χημικές εισροές γι' αυτήν είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό.
Ως αποτέλεσμα, οι μικροβιακές ψάθες άρχισαν να παράγουν την ατμόσφαιρα που γνωρίζουμε σήμερα, στην οποία το ελεύθερο οξυγόνο αποτελεί ζωτικό συστατικό. Περίπου την ίδια εποχή μπορεί επίσης να αποτέλεσαν τη γενέτειρα του πιο σύνθετου τύπου κυττάρων ευκαρυωτών, από τα οποία αποτελούνται όλοι οι πολυκύτταροι οργανισμοί. Τα μικροβιακά στρώματα ήταν άφθονα στον ρηχό βυθό μέχρι την επανάσταση του υποστρώματος της Κάμβριας, όταν τα ζώα που ζούσαν σε ρηχές θάλασσες αύξησαν τις ικανότητές τους να σκάβουν και έτσι έσπασαν τις επιφάνειες των στρωμάτων και άφησαν οξυγονωμένο νερό να εισέλθει στα βαθύτερα στρώματα, δηλητηριάζοντας τους μη ανεκτικούς στο οξυγόνο μικροοργανισμούς που ζούσαν εκεί. Παρόλο που η επανάσταση αυτή εκδίωξε τα στρώματα από τους μαλακούς πυθμένες των ρηχών θαλασσών, εξακολουθούν να ευδοκιμούν σε πολλά περιβάλλοντα όπου το σκάψιμο είναι περιορισμένο ή αδύνατο, όπως βραχώδεις βυθούς και ακτές, υπεραλατούχες και υφάλμυρες λιμνοθάλασσες, και απαντώνται στους πυθμένες των βαθιών ωκεανών.
Λόγω της ικανότητας των μικροβιακών ματιών να χρησιμοποιούν σχεδόν τα πάντα ως θρεπτικά συστατικά, υπάρχει σημαντικό ενδιαφέρον για βιομηχανικές χρήσεις των ματιών, ιδίως για την επεξεργασία του νερού και τον καθαρισμό της ρύπανσης.
Αυτή η τσαλακωμένη υφή "δέρματος ελέφαντα" είναι ένα απολίθωμα ίχνους ενός μη στρωματολιθικού μικροβιακού στρώματος. Η εικόνα δείχνει τη θέση, στα στρώματα Burgsvik της Σουηδίας, όπου η υφή αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά ως απόδειξη μικροβιακού στρώματος .
Ο κυανοβακτηριδιακός τάπητας, αλμυρή λίμνη στην παραλία της Λευκής Θάλασσας
Οι στρωματόλιθοι σχηματίζονται από ορισμένα μικροβιακά στρώματα, καθώς τα μικρόβια κινούνται αργά προς τα πάνω για να αποφύγουν να πνιγούν από το ίζημα.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ε: Τι είναι ένα μικροβιακό χαλί;
Α: Ο μικροβιακός τάπητας είναι ένα πολυστρωματικό στρώμα μικροοργανισμών, κυρίως βακτηρίων και αρχαίων. Βρίσκονται σε διάφορα περιβάλλοντα, από υποβρύχια ή υγρές επιφάνειες μέχρι ερήμους.
Ερ: Ποιος περιέγραψε πρώτος τα μικροβιακά στρώματα;
Α: Ο Παράκελσος (~1519) ήταν ο πρώτος που περιέγραψε τα μικροβιακά στρώματα.
Ε: Πώς σχηματίζονται οι μικροβιακές ψάθες;
Α: Τα μικροβιακά στρώματα σχηματίζονται όταν στρώματα μικροοργανισμών τρώνε ή ανέχονται χημικές ουσίες στα στρώματά τους και συγκρατούνται μεταξύ τους από βλεννώδεις ουσίες (πολυσακχαρίτες) που εκκρίνουν οι μικροοργανισμοί. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι μικροοργανισμοί σχηματίζουν μπερδεμένα δίκτυα ινών που καθιστούν το σκουλήκι πιο ανθεκτικό.
Ερ: Ποιες φυσικές μορφές μπορούν να πάρουν τα μικροβιακά σκουλήκια;
Α: Οι μικροβιακές ψάθες μπορεί να είναι επίπεδες ψάθες, κοντόχοντρες στήλες που ονομάζονται στρωματόλιθοι και σφαιρικά σχήματα.
Ερ: Πότε εμφανίστηκαν για πρώτη φορά μικροβιακές ψάθες στη Γη;
Α: Υπάρχουν καλές αποδείξεις από απολιθώματα ότι μικροβιακά στρώματα υπήρχαν πριν από 3.500 εκατομμύρια χρόνια.
Ερ: Πού μπορεί κανείς να τα βρει σήμερα;
Α: Σήμερα, οι μικροβιακοί τάπητες βρίσκονται σε πολλά περιβάλλοντα όπου η ανασκαφή είναι περιορισμένη ή αδύνατη, όπως βραχώδεις βυθούς και παραλίες, υπεραλατούχες και υφάλμυρες λιμνοθάλασσες και βαθιά ωκεάνια εδάφη.
Q: Ποιες είναι οι βιομηχανικές χρήσεις τους;
Α: Λόγω της ικανότητάς τους να χρησιμοποιούν σχεδόν οτιδήποτε ως θρεπτικό συστατικό, η χρήση τους για βιομηχανικούς σκοπούς, όπως ο καθαρισμός του νερού και ο έλεγχος της ρύπανσης, παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον.
