Ученые открыли новые возможности для жизни на дне океана
Новые возможности для жизни в темноте на дне океанов на Земле, а также во всей Солнечной системе открыли ученые в исследовании, опубликованном 11 ноября в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences.
В исследовании ученые определили, что специфические гидротермальные среды морского дна обеспечивают уникальную среду обитания, в которой могут процветать определенные организмы.
На суше, когда организмы получают энергию из пищи, посредством процесса, называемого клеточным дыханием, при котором происходит потребление кислорода и выделение углекислого газа. С биологической точки зрения, молекулы в нашей пище нестабильны в присутствии кислорода, и именно эта нестабильность используется нашими клетками для роста и размножения — процесс, называемый биосинтезом.
Но для организмов, живущих на морском дне, условия для жизни кардинально отличаются.
«На суше, в богатой кислородом атмосфере Земли, многим людям знакомо, что для создания молекул жизни требуется энергия, — сказал Эверетт Шок из Университета Аризоны. — В отличие от этого, вокруг гидротермальных источников на морском дне горячие жидкости смешиваются с чрезвычайно холодной морской водой, создавая условия, при которых молекулы жизни высвобождают энергию».
В глубоководных микробных экосистемах организмы процветают вблизи источников, где гидротермальная жидкость смешивается с окружающей морской водой. Предыдущие исследования, проведенные под руководством Шока, показали, что биосинтез основных клеточных строительных блоков, таких как аминокислоты и сахар, особенно благоприятен в районах, где отверстия состоят из ультраосновных пород (вулканических и мета-магматических пород с очень низким содержанием кремнезема), потому что эти породы производят больше всего водорода.
Помимо основных строительных блоков, клеткам необходимо формировать более крупные молекулы или полимеры, также известные как биомакромолекулы. Белки являются наиболее распространенными из этих молекул в клетках, и реакция полимеризации (когда небольшие молекулы объединяются для получения более крупной биомолекулы) сама по себе требует энергии почти во всех мыслимых средах.
«Другими словами, там, где есть жизнь, есть вода, но воду необходимо удалить из системы, чтобы полимеризация стала благоприятной, — сказал Джеффри Дик, из Центрального Южного университета в Чанше. — Итак, существуют два противоположных потока энергии: высвобождение энергии за счет биосинтеза основных строительных блоков и энергия, необходимая для полимеризации».
Проведя расчеты, они смогли показать, что общий синтез почти всех белков в геноме высвобождает энергию в зоне смешивания ультраосновного отверстия при температуре около 85 градусов по Цельсию. Напротив, в другой системе, которая производит меньше водорода (система, содержащая базальт), синтез белков неблагоприятен.
«Это исследование открывает новый взгляд не только на биохимию, но и на экологию, поскольку оно предполагает, что определенные группы организмов по своей природе более предпочтительны в конкретных гидротермальных условиях», — сказал Дик.
