|
Открыли новые горизонты для жизни на других планетах
|
|
|
|
В странном мрачном мире океанского дна в подводных трещинах, называемых гидротермальными жерлами, можно обнаружить необычные формы жизни. Эти трещины изрыгают раскаленные жидкости в чрезвычайно холодную морскую воду, создавая химические условия, необходимые для жизни мелких организмов, населяющих эту экстремальную среду. В недавно опубликованном исследовании биогеологи Джеффри Дик и Эверетт Шок определили, что некоторые гидротермальные среды морского дна обеспечивают уникальную среду обитания, в которой могут процветать определенные организмы. Тем самым они открыли новые возможности для жизни на океанском дне на Земле, а также во всей Солнечной системе.
|
|
|
|
На суше организмы получают энергию из пищи. Они делают это посредством клеточного дыхания, при котором происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды, а также образование энергии. С биологической точки зрения молекулы в нашей пище нестабильны в присутствии кислорода, и именно эта нестабильность используется нашими клетками для роста и размножения. Но для организмов, живущих на морском дне, условия жизни кардинально иные. «На суше, в богатой кислородом атмосфере Земли создание молекул жизни требует энергии. В противоположность этому, вокруг гидротермальных жерл на морском дне горячие жидкости смешиваются с чрезвычайно холодной морской водой, создавая условия, при которых молекулы жизни высвобождают энергию», – Эверетт Шок.
|
|
|
Предыдущее исследование, проведенное профессором Шоком, показало, что биосинтез основных клеточных строительных блоков, таких как аминокислоты и сахара, особенно благоприятен в тех областях, где жерла состоят из вулканических и мета-магматических пород с очень низким содержанием кремнезема – ультрабазитах. Именно такие породы производят больше всего водорода. Помимо основных строительных блоков, таких как аминокислоты и сахара, клеткам необходимо образовывать более крупные молекулы или полимеры, также известные как биомакромолекулы. Белки являются наиболее распространенными из этих молекул в клетках, и сама реакция полимеризации (когда небольшие молекулы объединяются для образования более крупной биомолекулы) требует энергии почти во всех мыслимых средах.
|
|
|
|
«Другими словами, там, где есть жизнь, есть вода, но вода должна быть вытеснена из системы, чтобы полимеризация стала благоприятной. Итак, есть два противоположных потока энергии: высвобождение энергии путем биосинтеза основных строительных блоков и энергия, необходимая для полимеризации», – Джеффри Дик. Ученые решили выяснить, что произойдет при складывании противоположных потоков энергии и можно ли в этих условиях получить белки, общий синтез которых действительно благоприятен в зоне смешивания. Для ответа на этот вопрос они использовали уникальное сочетание теоретических и практических данных. С теоретической точки зрения они использовали термодинамическую модель белков, называемую «групповой аддитивностью», которая учитывает конкретные аминокислоты в белковых последовательностях, а также энергии полимеризации. Для получения практических данных они использовали все последовательности белков во всем геноме хорошо изученного организма из рода архей под названием Methanocaldococcus jannaschii.
|
|
|
|
Проведя расчеты, они смогли показать, что общий синтез почти всех белков в его геноме высвобождает энергию в зоне смешения ультрабазитов при температуре, при которой этот организм растет быстрее всего – около 85 градусов по Цельсию. Напротив, в базальтовой системе, которая производит меньше водорода, синтез белков не является благоприятным. «Это открытие предоставляет новый взгляд не только на биохимию, но и на экологию, поскольку предполагает, что определенные группы организмов по своей природе более предпочтительны в конкретных гидротермальных условиях. В ходе исследований нам снова и снова напоминают, что мы никогда не должны приравнивать место, где мы живем, к тому, что пригодно для жизни», – заключают исследователи.
|
|
|
|
Источник
|
