Prinstonas pētnieki ir atklājuši baktēriju koloniju, kas dzīvo vairāk nekā 3 km (2 jūdzes) pazemē. Atrodot dzīvi šajos ekstremālos apstākļos, zinātnieki paplašina izpratni par to, kādi ieradumi var atbalstīt dzīvi.
Prinstonas vadītā pētījumu grupa ir atklājusi izolētu baktēriju kopienu gandrīz divu jūdžu pazemē, kas visu savu enerģiju iegūst no radioaktīvo iežu sabrukšanas, nevis no saules gaismas. Pēc komandas locekļu domām, atklājums liek domāt, ka dzīvība varētu pastāvēt līdzīgi ekstremālos apstākļos pat citās pasaulēs.
Pašpietiekamā baktēriju kopiena, kas plaukst barības vielām bagātā gruntsūdenī, kas atrodas netālu no Dienvidāfrikas zelta raktuves, vairākus miljonus gadu ir izolēta no Zemes virsmas. Tas pārstāv pirmo mikrobu grupu, par kuru ir zināms, ka barošana ir atkarīga tikai no ģeoloģiski ražotiem ūdeņraža un sēra savienojumiem. Ekstremālie apstākļi, kādos baktērijas dzīvo, līdzinās agrīnās Zemes apstākļiem, potenciāli piedāvājot ieskatu to organismu dabā, kuri dzīvoja ilgi pirms mūsu planētas bija skābekļa atmosfēra.
Zinātniekiem, kas nāk no deviņām sadarbībā iesaistītajām institūcijām, bija jāatrod 2,8 kilometri zem mūsu pasaules virsmas, lai atrastu šos neparastos mikrobus, vedot zinātniekus pie viņu prātojumiem, ka dzīvība varētu pastāvēt līdzīgos apstākļos citur Saules sistēmā.
"Tas, kas patiešām liek manām sulām plūst, ir dzīvības iespēja zem Marsa virsmas," sacīja Tullis Onstots, Prinstonas universitātes ģeoloģijas zinātņu profesors un pētījumu grupas vadītājs. Šīs baktērijas ir nogrieztas no Zemes daudzu miljonu gadu garumā, taču tās ir plaukstošas apstākļos, kurus lielākā daļa organismu uzskata par dzīvībai nederīgiem. Vai šīs baktēriju kopienas varētu sevi uzturēt neatkarīgi no tā, kas notika uz virsmas? Ja tā, tad rodas iespēja, ka organismi varētu izdzīvot pat uz planētām, kuru virsmas jau sen ir kļuvušas nedzīvas. ”
Onstotas komanda savus rezultātus publicēja žurnāla Science 20. oktobra numurā. Pētniecības grupā ietilpst pirmais autors Li-Hung Lin, kurš daudzas no analīzēm veica kā doktorants Prinstonā un pēc tam kā pēcdoktorantūras pētnieks Kārnegi institūcijā.
"Šīs baktērijas ir patiesi unikālas šī vārda tīrākajā nozīmē," sacīja Lina, kas tagad atrodas Taivānas Nacionālajā universitātē. “Mēs zinām, cik baktērijas ir izolētas, jo ūdens, kurā viņi dzīvo, analīzes parādīja, ka tas ir ļoti vecs un virszemes ūdens to nav atšķaidījis. Turklāt mēs atklājām, ka ogļūdeņraži vidē nenāk no dzīviem organismiem, kā parasti, un ka viņu elpošanai nepieciešamā ūdeņraža avots nāk no ūdens sadalīšanās urāna, torija un kālija radioaktīvās sabrukšanas rezultātā. ”
Tā kā gruntsūdeņi, kuru komanda paņēma baktēriju atrašanai, nāk no vairākiem dažādiem avotiem, joprojām ir grūti precīzi noteikt, cik ilgi baktērijas ir izolētas. Komanda lēš, ka laika posms ir kaut kur no trim līdz 25 miljoniem gadu, kas nozīmē, ka dzīvās lietas ir pat pielāgojamākas, nekā reiz domāts.
"Mēs pārsteidzoši maz zinām par dzīvības uz Zemes izcelsmi, attīstību un ierobežojumiem," sacīja bioģeoķīmiķe Liza Prata, kura vadīja Indiānas universitātes Blūmingtonas ieguldījumu projektā. “Zinātnieki tikai sāk pētīt daudzveidīgos organismus, kas dzīvo okeāna dziļākajās daļās, un klinšainā garoza uz Zemes praktiski nav izpētīta dziļumā, kas atrodas vairāk nekā puskilometru zem virsmas. Organismi, kurus mēs aprakstam šajā dokumentā, dzīvo pavisam citā pasaulē, nekā mēs to zinām virspusē. ”
Onstota sacīja, ka zemes dzīļu pasaule ir karsta, paaugstināta spiediena sālsūdens bezkoncentrācijas baseins, kurā smird sērs un kaitīgas gāzes, kuras cilvēki uzskatītu par neelpojamiem. Bet tur uzplaukst jaunatklātās baktērijas, kas ir tālu saistītas ar mikrobu mikroorganismu Firmicutes sadalījumu, kas atrodas netālu no zemūdens hidrotermiskajām atverēm.
"Apstarojums ļauj ražot daudz sēra savienojumu, ko šīs baktērijas var izmantot kā augstas enerģijas avotu pārtikai," sacīja Onstots. “Viņiem tas ir kā kartupeļu čipsu ēšana.”
Bet pētnieku grupas ierašanās pazemes pasaulē ienesa vienu vielu, kas, kaut arī būtiska cilvēka izdzīvošanai, izrādījās liktenīga mikrobiem - gaisam no virsmas.
"Šiem kritizētājiem, šķiet, ir reāla problēma ar pakļaušanu skābekļa iedarbībai," sacīja Onstots. “Liekas, ka mēs viņus neatdzīvosim pēc tam, kad būsim viņus parauguši. Bet, tā kā šī vide ir tikpat līdzīga kā agrīnā Zeme, tā dod mums iespēju uzzināt, kādi radījumi varētu būt pastāvējuši pirms mums bija skābekļa atmosfēra. ”
Onstots sacīja, ka pirms daudziem simtiem miljonu gadu, iespējams, līdzīgos apstākļos ir uzplaukušas dažas no pirmajām planētas baktērijām, un ka jaunatklātie mikrobi varētu parādīt izpēti par dzīvības izcelsmi uz Zemes.
"Šīs baktērijas, iespējams, ir tuvu koka pamatnei dzīvības baktēriju jomā," viņš teica. “Tie varētu būt ģenealoģiski diezgan seni. Lai to uzzinātu, mums tie būs jāsalīdzina ar citiem organismiem, piemēram, Firmicutes un citām siltummīlīgām radībām no dziļūdens atverēm vai karstajiem avotiem. ”
Pētnieku grupa būvē nelielu laboratoriju 3,8 kilometru attālumā zem virsmas Vitvidsrandas reģionā Dienvidāfrikā, lai veiktu jaunatklātas ekosistēmas turpmāku izpēti, sacīja Onstots, kurš cer, ka atradumi būs noderīgi, kad nākotnes kosmosa zondes tiks nosūtītas meklēt dzīvību uz citām planētām.
“Man liels jautājums ir, kā šīs radības sevi uztur?” Onstots sacīja. “Vai šis viens baktēriju celms ir attīstījies, lai tam būtu visas īpašības, kas tam nepieciešamas, lai patstāvīgi izdzīvotu, vai arī viņi strādā ar citām baktēriju sugām? Esmu pārliecināts, ka viņiem būs vairāk pārsteigumu, un viņi kādu dienu var parādīt, kā un kur citur meklēt mikrobus. ”
Pie citiem šī darba autoriem pieder Johanna Lipmann-Pipke no GeoForschungsZentrum, Potsdama, Vācija; Ēriks Boice no Indiānas universitātes; Barbara Šervuda Lollar no Toronto Universitātes; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gerijs L. Andersens un Todd Z. DeSantis no Lawrence Berkeley Nacionālās laboratorijas, Berkeley, Calif; Duane P. Moser no Tuksneša pētījumu institūta Lasvegasā; un Deivs Keršavs no Mponengas raktuves, Anglo Gold, Johanesburga, Dienvidāfrika.
Pratt un Onstott gadiem ilgi ir sadarbojušies kā daļa no Indiānas-Prinstonas-Tenesī Astrobioloģijas institūta (IPTAI), kas ir NASA finansēts pētniecības centrs, kura darbības joma ir instrumentu un zonžu projektēšana dzīvības noteikšanai klintis un dziļos gruntsūdeņos uz Zemes, plānojot zemes virszemes izpēti. Marss. IPTAI ieteikumi NASA tiks balstīti uz atzinumiem, kas apspriesti zinātnes ziņojumā.
Šo darbu atbalstīja arī dotācijas no Nacionālā zinātnes fonda, ASV Enerģētikas departamenta, Taivānas Nacionālās zinātnes padomes, Kanādas Dabaszinātņu un inženierzinātņu pētniecības padomes, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Vācijas Pētniecības fonds) un Killam stipendiju programmas. .
Oriģinālais avots: Prinstonas universitātes paziņojums presei
