|
Железо-сернистые минералы расскажут о первых микробах
|
|
|
|
Группа исследователей из университетов Тюбингена и Геттингена обнаружила, что некоторые минералы характерной формы могут указывать на активность бактерий в гидротермальных источниках — или черных курильщиках — в океанских глубинах несколько миллиардов лет назад. Это представляет собой важный шаг в нашем понимании происхождения жизни. Исследование, проведенное Эриком Рунге и профессором Яном-Петером Дудой (в настоящее время оба работают в Геттингенском университете), а также профессором Андреасом Капплером и доктором Муаммаром Мансором, геомикробиологами из Тюбингенского университета, опубликовано в журнале Communications Earth & Environment. Геологические данные свидетельствуют о том, что горячие источники существуют на нашей планете по меньшей мере 3,77 миллиарда лет. Исследователи считают, что из-за чрезвычайно динамичных физических и химических условий в системах горячих источников, возможно, возникли органические вещества и первая жизнь на Земле. Считается, что подобные системы существуют и на других планетах нашей Солнечной системы, что позволяет предположить, что там тоже может существовать жизнь.
|
|
|
|
"Чтобы понять, как возникла жизнь, мы проследили эволюцию микроорганизмов на миллиарды лет назад. Для этого мы ищем следы жизни, которые мы называем биосигнатурами, в древнейших горных породах на земле", - объясняет Эрик Рунге, который проводил исследования в Тюбингенском университете в составе рабочей группы Эмми Нетер под руководством Яна-Петера Дуды до того, как оба ученых перешли в Геттингенский университет. Рунге говорит, что не всегда ясно, образуются ли минералы в горных породах под действием живых организмов, таких как микроорганизмы, или исключительно в результате химических и физических процессов. "Мы совершенствуем наш поиск биосигналов, чтобы лучше понять, как изменяются биологически образованные минералы в течение длительных геологических периодов", - говорит он. Одним из особенно многообещающих биосигналов является железосернистый минерал пирит - "золото дураков", который в изобилии встречается в гидротермальных источниках на дне океана. Пирит может образовываться непосредственно или вторично из минерала магнетита, когда он вступает в реакцию с содержащимися в нем флюидами, богатыми серой. Важно отметить, что он встречается в различных формах.
|
|
|
"В ходе наших анализов особый интерес вызвал пирит в его характерной сферической форме, который по структуре напоминает ягоды малины", - сообщает Андреас Капплер. "Он приобрел такую форму только тогда, когда исходный материал — магнетит — был сформирован бактериями, восстанавливающими железо". В отсутствие воздуха некоторые бактерии могут расти и вырабатывать энергию, передавая электроны из своей пищи не кислороду, как это делают люди и другие животные, а окисленному железу. Это уменьшается, и может образовываться магнетит; процесс, который широко распространен в современных гидротермальных источниках на дне океана. В ходе эксперимента исследовательская группа смоделировала, как магнетит вступает в химическую реакцию с образующимися там флюидами, богатыми серой. Для этого они взяли как небиологический магнетит, так и магнетит, образовавшийся биологически в бактериальных культурах, и подвергли их раздельному воздействию условий, которые преобладают в экстремальных условиях обитания современных магнетитообразующих бактерий вокруг черных курильщиков.
|
|
|
|
"Мы наблюдали, что как небиологический, так и биологический магнетит в значительной степени растворился в течение нескольких часов. Однако наши исследования с использованием сканирующего электронного микроскопа, которые были проведены в Тюбингенском центре структурной микроскопии (TSM), показали, что кристаллические формы продуктов превращения значительно изменились через несколько недель", - сообщает Рунге. "В то время как в экспериментах с небиологическим магнетитом кристаллы пирита — разветвленные и имеющие форму елочек — образовывались в экспериментах с биологическим магнетитом, пирит в экспериментах с биологическим магнетитом был более сферическим". Такие сферические пириты могут служить ископаемым свидетельством ранней бактериальной жизни, - говорит Капплер, - "особенно в древнейших породах, образованных горячим магнетизмом". источники на нашей планете." "Однако исследование биосигналов важно не только для расшифровки истории жизни на Земле", - говорит Ян-Петер Дуда. "Горячие источники, подобные тем, что находятся на дне океана, могут встречаться, например, на спутнике Сатурна Энцеладе. Если там и есть жизнь, то, скорее всего, это микроорганизмы. Исследования, подобные нашим, дают основу для распознавания следов таких организмов."
|
|
|
|
Источник
|
