Ученые открыли возможность поиска внеземных форм жизни с помощью микробов
Ученые реконструировали жизнь некоторых из самых ранних организмов Земли, используя светоулавливающие белки в живых микробах, согласно новому исследованию, 27 июня сообщает Phys.org.
Ученые считают, что подобные исследования могли бы помочь распознать признаки жизни на других планетах, атмосфера которых может быть более похожа на нашу докислородную планету.
Самые ранние живые существа, включая бактерии и одноклеточные организмы, называемые археями, населяли преимущественно океаническую планету без озонового слоя, защищающего их от солнечного излучения. Эти микробы выработали родопсины — белки, обладающие способностью превращать солнечный свет в энергию, используя их для питания клеточных процессов.
«На ранней Земле энергии, возможно, было очень мало. Бактерии и археи выяснили, как использовать обильную энергию солнца без сложных биомолекул, необходимых для фотосинтеза», — сказал астробиолог Калифорнийского университета в Риверсайде Эдвард Швитерман.
Используя машинное обучение, исследовательская группа проанализировала последовательности белков родопсина со всего мира и проследила, как они эволюционировали с течением времени. Затем они создали тип генеалогического древа, которое позволило им реконструировать родопсинов 2,5-4 млрд лет назад и условия, с которыми они, вероятно, сталкивались.
Современные родопсины поглощают синий, зеленый, желтый и оранжевый свет и могут казаться розовыми, фиолетовыми или красными благодаря тому, что они не поглощают свет или дополняют пигменты. Однако, согласно реконструкциям ученых, древние родопсины были настроены на поглощение в основном синего и зеленого света.
Поскольку древняя Земля еще не обладала преимуществами озонового слоя, исследовательская группа предполагает, что микробы возрастом в миллиарды лет жили на глубине многих метров в толще воды, чтобы защитить себя от интенсивного ультрафиолетового излучения на поверхности.
Синий и зеленый свет лучше всего проникает в воду, поэтому вполне вероятно, что самые ранние родопсины в первую очередь поглощали эти цвета. «Это может быть наилучшее сочетание экранирования и способности поглощать свет для получения энергии», — сказал Швитерман.
После Кислородной катастрофы, произошедшей более 2 млрд лет назад, в атмосфере Земли стало увеличиваться количество кислорода. С дополнительным содержанием кислорода и озона в атмосфере родопсины эволюционировали, чтобы поглощать дополнительные цвета света.
Родопсины сегодня способны поглощать цвета света, которые не могут поглощать хлорофилловые пигменты в растениях. Хотя они представляют собой совершенно не связанные и независимые механизмы захвата света, они поглощают дополнительные области спектра.
«Это предполагает коэволюцию, поскольку одна группа организмов использует свет, не поглощаемый другой, — сказал Швитерман. — Это могло быть связано с тем, что родопсины развились первыми и экранировали зеленый свет, поэтому хлорофиллы позже развились, чтобы поглощать остальное. Или это могло произойти наоборот».
Ученые надеются использовать то, что они узнали о поведении ранних земных организмов, для поиска в небе признаков жизни на других планетах.
