Первые формы жизни на Земле раскрываются в горячих источниках

Наземные геотермальные системы — это кладезь для изучения происхождения жизни на Земле.

В этих подземных горячих источниках обитают одни из самых древних одноклеточных бактерий и архей, являющихся экстремофилами (организмами, живущими в экстремальных условиях, таких как горячие источники или ледяные шапки). По своему строению эти микроорганизмы могут отражать природу примитивных сред, подобных ранней Земле.

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) совместно с коллегами из Университета Невады в Лас-Вегасе, Калифорнийского государственного университета в Сан-Бернардино и Стэнфордского университета работают над проектом NASA по изучению микроорганизмов в горячем источнике в Неваде. Это исследование может определить, существует ли внеземная жизнь.

В этом конкретном источнике обнаружены линии жизни, которые ранее никогда не изучались. С помощью передовых технологий, таких как NanoSIMS от LLNL (способный определить изотопный и элементный состав этих организмов на клеточном и субклеточном уровне), команда может исследовать катаболический и анаболический потенциал организмов. Работа также может дать представление о возможных функциях ранней жизни в экстремальных средах и раннем разнообразии как одноклеточных, так и многоклеточных организмов.

Характеристики экстремофилов могут отражать природу первобытных сред, где жизнь могла впервые сформироваться на Земле. Бактерии и археи, обнаруженные в источнике Great Boiling Spring в Неваде, настолько примитивны, что их нельзя вырастить в лаборатории, поэтому команде пришлось изучать их в естественной среде обитания.

«Изучаемые нами организмы могут быть эволюционными реликтами древних линий, большинство представителей которых вымерло, и могут быть уникальными хранилищами примитивных черт», — заявила главный исследователь LLNL Дженнифер Петт-Ридж. — «На сегодняшний день мы знаем, что эти экстремальные среды очень похожи на то, что было обнаружено на других планетах. Эти исследования предоставляют линзу, через которую мы можем наблюдать филогенетическое и физиологическое разнообразие жизни в экологически упрощенных условиях, имеющих некоторое сходство со средами, где могла возникнуть жизнь».

Поскольку геномные исследования еще не культивируемых микроорганизмов дают представление о раннем разнообразии древа жизни и влияют на модели эволюции первых эукариотических клеток, понимание биологии новых микроорганизмов соответствует цели NASA понять «возрастающую сложность» на ранних этапах эволюции.

Хотя происхождение жизни является предметом дискуссий, существуют весомые доказательства в пользу высокотемпературных водных сред после периода Поздней тяжелой бомбардировки (события, произошедшего примерно 4,1–3,8 миллиарда лет назад, когда, согласно теории, непропорционально большое количество астероидов столкнулось с ранними планетами земной группы), когда ископаемые и изотопные данные указывают на то, что жизнь впервые эволюционировала. Недавние отчеты предполагают, что жизнь зародилась в наземных геотермальных системах на основе неорганического химического состава материала внутри живых клеток.

В частности, команда проанализирует микроорганизмы с названиями Calescamantes, Fervidibacteria и Kryptonia.