Ранее считалось, что Солнце – это единственный источник энергии для живых организмов, населяющих нашу планету. Учёные полагали, что без Солнца, все живые организмы на Земле прекратили бы свое существование. В 20 веке, когда астробиологии начали исследовать самые отдалённые и «суровые» уголки нашей планеты, учёные усомнились в этом предположении.
На сегодняшний день достоверно известно, что многие микроорганизмы способны получать энергию, необходимую для жизни, посредством химических реакций, которые никоем образом не связаны с солнечным светом. Такие организмы найдены в самых непредсказуемых средах обитания, начиная от отложений на океаническом дне и заканчивая микроскопическими водными «карманами» горных пород.
Учёных волнует очень много вопросов относительно этих микробных экосистем. В частности, их интересует, как глубоко микроорганизмы могут находиться под поверхностью Земли?
Полевые исследования показали, что подповерхностные микроорганизмы могут и даже «должны» жить активной жизнью, несмотря на то, что «захоронены» на многокилометровой глубине. Тем не менее учёные не могут однозначно сказать, насколько разнообразна и многочисленна подземная биосфера, на какой максимальной глубине могут жить микроорганизмы, и как они возникли.
Организмы, обитающие на значительных глубинах, могут быть идентифицированы исключительно посредством анализа выборок из этих глубин. Только детальный анализ, произведённый посредством микроскопа, может рассказать о «обитателях» выборки грунта или горной породы. Основная проблема, с которой сталкиваются исследователи, обнаружив подповерхностные микроорганизмы, заключается в том, чтобы выяснить, являются ли они активными – то есть, установить, как именно они себя в ведут «на месте» — то есть в своей «родной» среде обитания.
Ранее учёные неоднократно пытались определить «глубинную границу обитания», основываясь на экологических ограничениях, таких как температура. Ни для кого не секрет, что чем ближе к ядру Земли, тем среда обитания становится всё горячее. Живые организмы просто неспособны выжить в высокотемпературных условиях. Однако крайне сложно установить, насколько близко к этой «границе» могут обитать микроскопические организмы.
По словам Tullis Onstott, профессора Принстонского университета, реальность такова, что для того, чтобы жить при высоких температурах, необходим регулярный белковый обмен. Он объясняет, что при отсутствии необходимой для поддержания этого обмена метаболической энергии, жизнеспособность клеток ставится под угрозу.
Окружающая среда, которой свойственна высокая температура, крайне неподходящая для жизни. Клеточные компоненты разрушаются в ускоренном темпе. Если клетка неспособна восполнить ущерб, то такие условия автоматически становится непригодными для существования жизни. Белки перестают работать, в результате чего клеточный метаболизм останавливается. Состояние клеточных мембран, стенок клеток и ДНК также ухудшается. Таким образом, не только температура среды обитания ставит под угрозу жизнь организмов, но и неспособность адаптироваться и восполнить «убытки», к которым приводят высокие температуры.
Изобилие живых организмов в недрах Земли зависит от того, насколько они активным, и как быстро они способны восстанавливаться и воспроизводить себе подобных. Это вопрос ресурсов и энергии. Предыдущие исследования очень часто акцентировали внимание на ресурсном аспекте, в частности, ресурсах органического углерода.
Углерод – это основной «строительный блок» жизни на Земле, таким образом, микроорганизмы нуждаются в нём для увеличения своей популяции. Для того, чтобы удвоить количество живых клеток в обществе, микроорганизмы должны собрать достаточное количество углерода. Содержание углерода, как и большинства ресурсов в недрах Земли, ограничено, поэтому вопрос метаболизма стоит особенно остро. В рамках предыдущих исследований учёные неоднократно прибегали к использованию биогенных моделей, дабы оценить темпы обмена веществ и на основании этих показателей оценить скорости аналогических реакций
По словам Onstott, определение скорости анаболических реакций «на месте», крайне важно по двум причинам. Прежде всего, по этому показателю можно выяснить, как быстро происходит деление клеток, а это, в свою очередь, крайне важный параметр для оценки скорости развития жизни в недрах Земли. Кроме того, скорость анаболических реакций косвенно указывает на скорость метаболизма, который, в свою очередь, ограничивает биогеохимическая скорость.
Загвоздка в том, что измерение скорости анаболических реакций микробных сообществ «на месте» (например, в их естественной среде обитания) является крайне сложным процессом. Учёные традиционно собирают микробы в окружающей среде и в последующем выращивают их в лабораторных условиях. Как только микроорганизмы удается вырастить в чашке Петри, теоретически, можно измерять их скорость анаболических реакций, но не стоит забывать, что лаборатория кардинально отличается от их естественной среды обитания, поэтому нет никой гарантии, что в недрах Земли они ведут себя также.
Помимо ресурсов, микроорганизмы нуждаются в энергии, которая в недрах нашей планеты, куда не поступает солнечный свет, ограничена количеством полезных ископаемых и химических соединений, которые могут использоваться для химических реакций внутри клетки
Для того, чтобы «на месте» оценить скорость метаболизма подповерхностных микробов, учёные отслеживали колебания некоторых химических веществ (минералов), участвующих в производстве энергии. Для того, что получить энергию, как и человеческому организму, микробу необходимо «есть». Микроорганизмы могут «питаться» чем-то вроде молекул оксида железа, что приводит к изменению состава минералов и полезных ископаемых в недрах.
Был бы рад, если бы кто объяснил, о чём это. Где результаты собственных исследований?
Так здесь нет результатов исследований. Заголовок соответствует содержанию: «Учёные ломают голову…».
Чтобы установить глубину, до которой могут жить микроорганизмы, надо посмотреть результаты бурения сверхглубоких скважин; для начала — Кольской сверхглубокой, и сравнить макс. температуру жизни микробов с графиком роста
температуры по глубине. Там, кстати, при скважине был целый НИИ организован,
наверняка и этот вопрос изучался. Это — факты, а не вымыслы+домыслы
«должны-не должны жить».