Картографиране на екстремни микроби в кипящата река на Амазонка

Биохимикът и изследовател на National Geographic Роза Васкес Еспиноза изследва свещената Кипяща река на Амазонка в Перу. Тя се стреми да разбере микробите, които текат във водите. Кредит: Лукас Фиат

Тази статия е достъпна в испански . Тази история е достъпна в испански . Слушам интервю с Роза Васкес Еспиноза за нейното изследване на Кипящата река в Научен петък.

Под буйните гъсталаци на перуанската Амазонка има река, която кипи и се нагрява до 212°F—достатъчно горещ, за да готви малки животни, които могат да попаднат на пътя му. Но тези димящи води все още гъмжат от живот.

„Виждате микробни подложки, които просто се натрупват върху скалите, където и да имате горещи извори с вряща вода“, казва Роза Васкес Еспиноза , биохимик и д-р. кандидат в Мичиганския университет, който изучава разнообразния микробен живот в Кипяща река от перуанската тропическа гора на Амазонка.

Перуанската кипяща река е широка колкото двулентов път, достига дълбочина от 16 фута и се вие ​​през приблизително четири мили тропическа гора. Освен разнообразните растения и животни, това геотермално загрята екосистема е дом на различни лишеи, цианобактерии, бактерии и други микроорганизми, които живеят в почвата и покриват водата и скалите. Учените гравитират към микроби, живеещи в екстремни среди, като Кипящата река, поради тяхната медицинска стойност.

Но в продължение на години общностите, живеещи по поречието на реката, черпят от многото й ресурси. Те използват водата за пиене, готвене на храна, къпане или просто почивка. Те използват изпаренията за защита и лечебни практики, казва Васкес Еспиноза.

„Реката е източник на живот за тях.“

През лятото на 2019 г. Васкес Еспиноза отиде на експедиция до Кипящата река, за да събере нейните микроби. Сега тя се опитва да разбере по-добре ролята, която играят микробите в създаването на естествени продукти - и как техните машини могат да бъдат използвани по-късно за синтезиране на потенциални бъдещи лекарства и терапевтици.

„Тази река отделя толкова силна пара, че ако погледнете нагоре към небето, буквално не знаете къде свършва парата и къде започват облаците.“

Васкес Еспиноза е родена и израснала в столицата Лима, Перу, но нейното очарование от природата нараства през времето, когато баба й живее вВисоки Анди. Старейшини като нейната баба знаеха как да се възползват от ресурсите на природата, за да помогнат за лечението на членовете на общността. По-късно баба й се премества в Лима.

„Имаме малък заден двор в къщата ми и тя го разработи като малка аптека“, казва Васкес Еспиноза. Тя стана любопитна как растителните лекарства на баба й лекуват заболявания, като порязвания и обикновени болки.

Хората често са изучавали Амазонка в Бразилия, но други части са останали до голяма степен неизследвани, като перуанската Амазонка, която е втората по големина тропическа гора в Южна Америка. Васкес Еспиноза посети тези отдалечени региони със семейството си и на екскурзии в гимназията. През тези детски екскурзии и по-късно следдипломно обучение и изследвания в Мичиганския университет , тя започва да изследва микробните и биохимичните процеси в растенията, някои използвани в лекарствата на Старейшините.

„Това беше очарователно, защото нямах никой в ​​семейството ми, който да е учен. Така че за мен това беше съвсем друг свят“, казва тя. „Дори до тази дата ние почти не знаем какво има на микрониво в тропическите гори на Амазонка и това наистина ме взриви.“

„Биологичното разнообразие на Амазонка не свършва там, където се срещнат очите.“

Една екосистема на Амазонка, която все още не е проучена задълбочено за микробите си, е свещен просмукващ се воден път, преди се смяташе за местна легенда . Васкес Еспиноза си спомня, че е чул за Кипящата река преди години. Първоначално си помислила, че може да е фолклор. Изглежда никой в ​​Лима не знаеше за това и много местни учени не знаеха за природния феномен, казва тя.

Естествените горещи извори и реки обикновено се свързват с вулкани. Но в перуанската Амазонка или в по-голямата част от Перу няма вулкани. Васкес Еспиноза все още беше решен да намери реката. През 2016 г. Васкес Еспиноза и майка й пътуват до Пукалпа, град в източно Перу, за който се казва, че е най-близо до реката. След запитване до един изследовател, който имаше представа за местонахождението на реката, Васкес Еспиноза успя да идентифицира неясен маршрут. Тя отне три до четири часа пътуване с високопроходимо превозно средство, изминато за около два часа скачане , местна лодка и след това преход пеша в продължение на няколко часа. Когато най-накрая стигнала до реката, видяла за първи път търкалящата се пара и бълбукащите води беше спираща дъха, казва тя.

„Тази река отделя толкова силна пара, че ако погледнете нагоре към небето, буквално не знаете къде свършва парата и къде започват облаците.“

Кредит: Стефани Кинг

След първото си посещение Васкес Еспиноза се върна при Кипящата река – този път оборудвана с микроскопи, епруветки и група колеги изследователи. През 2019 г. с помощта на геоучен Андрю Рузо и благословията на шамана на кипящата река Маестро Хуан Флорес, Васкес Еспиноза започна най-голямото изследване на перуанската тропическа гора досега, с шест изследователски екипа, представляващи 23 институции в седем държави.

Повечето растения или животни са лесни за забелязване, но микробите оставят след себе си различни следи. Те могат да образуват „подложки“ с различни цветове. Постелките изглеждат подобни на мъх, растящ върху горски дървета, но вместо това микробите се струпват заедно в горещото, сурово речно дъно, казва тя. Тези микроби се наричат ​​„екстремофили“, вид организми, които са били в състояние да се адаптират към негостоприемни или екстремни условия.

Екстремофилите не са изключителни за Кипящата река. Те съществуват и в други екстремни среди, като в горещите извори в националния парк Йелоустоун. Но горещите извори на Йелоустоун са силно киселинни. Кипящата река има различен геохимичен профил и минералният състав също непрекъснато се променя - което прави микробната екология уникална,Васкес Еспиноза обяснява. Тя казва, че „не би било честно да се прави директно сравнение“ между организмите в Йелоустоун и тези в Амазонка.

За да разбере по-добре уникалната екосистема, Васкес Еспиноза създава карта на микробите, живеещи в кипящата река, и вижда къде се вписват сред другите екстремофили от целия свят.

Васкес Еспиноза и екипът събраха проби от различни места в реката. В по-хладните части на реката имаше зелени рогозки, покриващи бреговете, но тъй като реката ставаше все по-гореща, водите бяха по-чисти. В тези горещи точки Васкес Еспиноза събира проби от почвата. Нагоре по течението в участък от реката, достъпен главно за скално катерене, Васкес Еспиноза откри бактериални подложки от различни видове, като сини и светлозелени - различни от това, което беше наблюдавала преди.

След вечеря екипът ще постави микроскоп и ще започне да анализира пробите, които са събрали през деня с местната общност Mayantuyacu. Членовете на общността бяха също толкова любопитни, колкото и изследователите, за това какво живее вътре в реката - воден път, който е неразделна част от толкова много аспекти от ежедневието им. „Бихме буквално открили какво има в нашата извадка с тях,“ казва Васкес Еспиноза. Екипът остави микроскопите на местните жители на Кипящата река, за да могат да продължат да правят наблюдения.

Обратно в лабораторията на Мичиганския университет, Васкес Еспиноза планира да обработи микробите и да идентифицира химически съединения и протеини, които имат лечебни свойства. Изследователите могат да отвлекат машината на микроба, за да определят специфичните протеини и по-късно да възпроизведат машината, за да направят самите протеини.

Васкес Еспиноза казва, че кипящата река е нещо повече, отколкото изглежда на пръв поглед. Кредит: Ана Сотело

Изучаването на тези микроби предоставя различен поглед върху екосистемата на Кипящата река и невижданото разнообразие на Амазонка. „Не става въпрос само за анаконди и ягуари и не само за Кипяща река, която е екзотична и готина“, казва тя. „Разбира се, тази история е страхотна. Мисля, че това просто им показва нещо различно.”

Тази гледна точка на Амазонка може да има огромно въздействие върху опазването, казва тя.

Благодарение на научните наблюдения на Андрес Рузо и продължаващото сътрудничество с шамана Маестро Хуан Флорес, хората са по-добре запознати с биоразнообразието и културното значение на Кипящата река. Техните усилия също помогнаха за контролиране на туризма в района. Все пак Васкес Еспиноза забеляза при това последно пътуване, че пътуването е много по-лесно поради обширното обезлесяване в Амазонка - проблем, който тя се надява да преодолее с изследванията си.

„Биоразнообразието на Амазонка не свършва там, където се срещнат очите“, казва тя. „Не са само красивите растения и екзотичните животни. Там има много повече живот и мисля, че това трябва да се вземе предвид, когато говорим за опазване на Амазонка.

През последните две години микробите бяха включени в опазването по целия свят. Васкес Еспиноза и нейният екип казват, че е важно да се документират и да се разберат напълно микробите в Амазонка, преди да бъдат изгубени. Това може да помогне за опазването на района, казва тя.

„Не можем да защитим това, което не знаем, че е там“, казва Васкес Еспиноза.

Изследването стана възможно благодарение на разрешения от правителството на Перу, Националното географско общество, Инициативата за бионауки на Университета на Мичиган и лабораторията на Дейвид Х. Шърман в Института за науки за живота на Мичиганския университет.

*Бележка на редактора 10.08.2020 г.: Тази страница е актуализирана с допълнителна информация относно разрешителните за изследвания и участващите лаборатории. Страницата също беше актуализирана на 8/12/2020, за да коригира правописна грешка на перуански. Съжаляваме за грешката.

Дарете за науката петък

Инвестирайте в качествена научна журналистика, като направите дарение на Science Friday.