Мікроби пристосувалися до існування в тих умовах, де існування раніше вважалося неможливим, що розширює перспективи для астробіологічних досліджень.
Вчені здійснили відкриття про незвичайні мікроорганізми поза межами туристичної зони «Карлсбадських печер» / © Ларс Берендт
Біологи виявили в цілковитій темряві печер Нью-Мексико особливі мікроби, що використовують для живлення непомітне інфрачервоне випромінювання. Це відкриття показує, що життя здатне розвиватися навіть на найбільш холодних планетах Галактики.
Про це повідомляє «BBC News Україна».
Коли професорка геології з університету Алабами, біологиня Гейзел Бартон, занурилася в пітьму печери, вона зовсім не очікувала виявити організми, які можуть використовувати світло як джерело енергії. Це відкриття змінює розуміння процесу фотосинтезу та розширює уявлення про можливі місця існування життя у Всесвіті.
«Стіна випромінювала дивовижне яскраве зелене світло. Такого інтенсивного забарвлення я ще не бачила. І при цьому мікроби жили в абсолютній непроглядності», — згадує Бартон.
Відкриття мікроорганізмів у «Карлсбадських печерах»
Під скелястими каньйонами пустелі Чіуауа в Нью-Мексико розташована система зі 119 печер національного заповідника «Карлсбадські печери». Вапнякові утворення сформувалися тут мільйони років тому. Найбільш відомою є печера Карлсбад, у якій знаходиться велика Велика зала протяжністю майже 1,2 км.
«Дістатися сюди нескладно. Це велика вапнякова печера з обладнаними сходами та трапами, тому спуститися може будь-хто», — пояснив мікробіолог з університету Упсали Ларс Берендт.
Щороку печеру відвідують сотні тисяч відвідувачів, але мало хто з них знає, що саме тут було зроблено одне з найзначніших мікробіологічних відкриттів останніх років. У глибокій темряві науковці знайшли мікроорганізми, які можуть отримувати енергію зі світла.
«Карлсбадські печери» / © Ларс Берендт
У 2018 році Берендт запропонував Бартон взяти участь у науковій експедиції в Карлсбад. Під час роботи вони висвітлювали стіни ліхтарями та помітили шар зелених мікроорганізмів — ціанобактерій, які зазвичай використовують сонячне світло для живлення.
«Ми заглиблювалися все далі й далі в печеру. Зрештою ми опинилися в такому місці, де без ліхтарів нічого не розгледіти. Нам довелося використовувати налобні ліхтарі, щоб бачити власні руки, і навіть тоді на стіні все ще виднівся зелений пігмент», — розповіла біологиня.
Згодом виявилося, що ціанобактерії в печері мають специфічні типи хлорофілу — D і F. Завдяки цьому вони здатні використовувати ближнє інфрачервоне випромінювання, яке проникає у вапнякові печери глибше, ніж звичайне видиме світло.
«Вапняк, з якого складається печера, поглинає майже все видиме випромінювання. А для ближнього інфрачервоного випромінювання печера діє як величезне дзеркало», — пояснила Бартон.
Дослідження продемонстрували, що такі мікроорганізми зустрічаються майже у всіх частинах печерної системи, але їх найбільша концентрація спостерігається саме в найтемніших місцях.
«Ми показали, що вони не просто існують тут, а здійснюють фотосинтез у повністю ізольованому середовищі, де, ймовірно, не зазнавали впливу зовнішніх факторів понад 49 мільйонів років», — підсумував Берендт.
Вчені виявили щільні зелені біоплівки глибоко всередині печер, де немає освітлення / © Ларс Берендт
Це відкриття важливе для пошуку позаземного життя
Науковці вважають, що це відкриття може бути важливим для пошуку життя за межами Землі. Більшість зірок у нашій галактиці — це так звані червоні карлики, які випромінюють переважно ближнє інфрачервоне випромінювання.
«Вони випускають багато ультрафіолету, тому для життя такі зорі отруйні», — пояснила Бартон.
Раніше науковці вважали, що фотосинтез можливий лише у видимому спектрі світла. Проте нові дослідження показують, що певні 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 існувати за такого освітлення», — розповіла Бартон.
Зараз 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 задача — з’ясувати, яка максимальна довжина хвилі та мінімальний рівень освітленості допускають фотосинтез. Потім можна взяти 100 мільярдів можливих зірок, на які можна спрямувати телескоп, і звузити їх до, наприклад, 50 зірок, які дійсно можуть бути придатними для життя», — розповіла професорка.
«Є дуже мало шляхів появи кисню в атмосфері без життя. Тому, якщо нам вдасться виявити кисень в атмосфері однієї з таких екзопланет, це буде дуже переконливим сигналом про потенційне існування життя», — додала вона.
До слова, ймовірне життя в Сонячній системі навряд чи здатне до контакту, однак учені виділяють декілька багатообіцяючих місць. На Марсі ровери Curiosity та Perseverance досліджують сліди давніх мікробів у гірських породах, де мільярди років тому була вода. Дослідники стверджують, що деякі зразки вже демонструють ознаки біологічних індикаторів. Особливу увагу привертають крижаний супутник Сатурна Енцелад із його підповерхневим океаном і супутник Юпітера Європа, яку незабаром досліджуватимуть місії Juice та Europa Clipper. Також перспективним є Титан, де зонд Huygens зафіксував унікальний метановий цикл і складні молекули, що можуть бути основою для життя.