Мікроорганізми адаптувалися до існування в місцях, де раніше існування життя вважалося неможливим, відкриваючи нові перспективи для астробіології.
Вчені здійснили відкриття про незвичайні мікроби за межами туристичного шляху «Карлсбадських печер» / © Ларс Берендт
Біологи ідентифікували в непроглядній темряві печер Нью-Мексико дивовижні мікроби, які харчуються невидимим інфрачервоним промінням. Це відкриття показує, що життя здатне розвиватися навіть на найстуденіших планетах Галактики.
Про це повідомляє «BBC News Україна».
Коли професорка геології в університеті Алабами, біологиня Гейзел Бартон, спустилася в пітьму печери, вона зовсім не очікувала, що зустріне організми, здатні використовувати світло як джерело енергії. Це відкриття змінює розуміння фотосинтезу та розширює уявлення про те, де у Всесвіті може існувати життя.
«Стіна світилася надзвичайно яскравим зеленим. Такого насиченого кольору я ще не бачила. І водночас мікроби мешкали в повній темряві», — згадує Бартон.
Відкриття мікробів у «Карлсбадських печерах»
Під скелястими каньйонами пустелі Чіуауа в Нью-Мексико розташована система зі 119 печер національного парку «Карлсбадські печери». Вапнякові формації утворилися тут мільйони років тому. Найбільш відомою є печера Карлсбад, у якій знаходиться величезна Велика зала завдовжки майже 1,2 км.
«Дістатися сюди нескладно. Це велика вапнякова печера з обладнаними сходами та трапами, тому спуститися може кожен», — пояснив мікробіолог з університету Упсали Ларс Берендт.
Щороку печеру відвідують сотні тисяч осіб, але мало хто з них знає, що саме тут було зроблено одне з найдивовижніших мікробіологічних відкриттів останніх років. У глибокій пітьмі дослідники виявили мікроорганізми, здатні отримувати енергію з інфрачервоного випромінювання.
«Карлсбадські печери» / © Ларс Берендт
2018 року Берендт запросив Бартон приєднатися до наукової експедиції в Карлсбад. Під час роботи вони освітлювали стіни ліхтарями та помітили шар зелених мікроорганізмів — ціанобактерій, які зазвичай харчуються сонячним світлом.
«Ми спускалися все глибше й глибше в печеру. Зрештою ми опинилися в такому місці, де без ліхтарів нічого не видно. Нам довелося використовувати налобні ліхтарі, щоб розрізнити власні руки, і навіть тоді на стіні все ще виднівся зелений пігмент», — розповіла біологиня.
Згодом з’ясувалося, що ціанобактерії в печері мають специфічні типи хлорофілу — D і F. Завдяки цьому вони здатні використовувати ближнє інфрачервоне світло, яке проникає у вапнякові печери глибше, ніж звичайне видиме.
«Вапняк, з якого складається печера, поглинає майже все видиме світло. А для ближнього інфрачервоного печера працює як величезне дзеркало», — пояснила Бартон.
Дослідження показали, що такі мікроорганізми зустрічаються майже у всіх частинах печерної системи, але найбільша їхня концентрація спостерігається саме в найтемніших ділянках.
«Ми продемонстрували, що вони не просто живуть тут, а здійснюють фотосинтез у повністю ізольованому середовищі, де, ймовірно, не зазнавали впливу зовнішніх факторів понад 49 мільйонів років», — підсумував Берендт.
Вчені знайшли товсті зелені біоплівки глибоко всередині печер, де немає світла / © Ларс Берендт
Це відкриття важливе для пошуку позаземного життя
Науковці вважають, що це відкриття може мати значення для пошуку життя за межами Землі. Більшість зірок у нашій Галактиці — це так звані червоні карлики, які випромінюють переважно ближнє інфрачервоне світло.
«Вони випромінюють багато ультрафіолету, тому для життя такі зорі токсичні», — пояснила Бартон.
Раніше вчені вважали, що фотосинтез можливий тільки у видимому світлі. Проте нові дослідження показують, що деякі мікроорганізми здатні використовувати й інфрачервону частину спектра.
«Більшість зірок у нашій Галактиці — це зорі класу M і K. Це означає, що більшість зірок випромінює ближнє інфрачервоне світло. І все ж ми майже нічого не знаємо про те, як фотосинтез і життя можуть виживати за такого освітлення», — розповіла Бартон.
Тепер вона разом із колегами планує нові дослідження, щоб визначити мінімальний рівень освітлення, необхідний для такого фотосинтезу. Це може допомогти астробіологам зрозуміти, біля яких зірок варто шукати потенційно придатні для життя планети.
«Наша мета — з’ясувати, яка максимальна довжина хвилі та мінімальний рівень освітленості допускають фотосинтез. Потім можна взяти 100 мільярдів потенційних зір, на які можна спрямувати телескоп, і звузити їх до, скажімо, 50 зірок, які дійсно можуть бути придатними для життя», — розповіла професорка.
«Є дуже мало способів появи кисню в атмосфері без життя. Тому якщо нам вдасться знайти кисень в атмосфері однієї з таких екзопланет, це буде дуже сильним сигналом про потенційне існування життя», — додала вона.
До слова, потенційне життя в Сонячній системі навряд чи здатне на контакт, проте вчені виділяють кілька перспективних локацій. На Марсі ровери Curiosity та Perseverance шукають сліди давніх мікробів у породах, де мільярди років тому була вода. Дослідники зазначають, що деякі зразки вже мають ознаки біологічних індикаторів. Особливу увагу привертають крижані супутники Сатурна Енцелад з його підповерхневим океаном та супутник Юпітера Європа, яку невдовзі досліджуватимуть місії Juice та Europa Clipper. Також перспективним є Титан, де зонд Huygens зафіксував унікальний метановий цикл та складні молекули, що можуть бути основою для життя.