Что микробы могут рассказать о жизни на Земле и в космосе
Микробы (бактерии и археи) существуют почти повсюду на Земле. Изучение их в экстремальных средах, где они изначально отсутствуют, помогает понять, как жизнь заселяет новые места и меняет их. Это ключ к разгадке происхождения жизни на Земле (древнейшие окаменелости возрастом 3,5 млрд лет — это следы микробов) и поиску жизни на других планетах.
Исследование активного вулкана
Группа Джеффри Дж. Марлоу из Бостонского университета изучает заселение микробами свежеобразованной вулканической породы. Они отбирали образцы затвердевшей базальтовой породы на вулкане Фаградалсфьядль в Исландии, который извергался в 2021 и 2022 годах после 781 года покоя.
Цель исследования: Узнать, сколько времени требуется микробам, чтобы колонизировать остывшую лаву, какие именно микробы появляются первыми и откуда они приходят. Это поможет понять, как начинается формирование новой экосистемы.
Ход работы:
- Образцы породы, сформировавшейся за 10 месяцев до отбора, доставлены в лабораторию для анализа ДНК и минерального состава.
- Также есть образцы возрастом в дни и недели благодаря сотрудничеству с Университетом Аризоны.
- Ученые планируют повторный отбор проб, чтобы отследить изменения в микробном сообществе за год.
Предыдущие исследования показали, что микробы могут заселить новую породу менее чем за четыре месяца, но детали этого процесса плохо задокументированы.
Химия на морской глубине
Марлоу также исследует микробов в другом экстремальном месте — на гидротермальных источниках (подводных вулканах) в районе Срединно-Кайманского хребта в Карибском море. Ученые считают, что такие источники могли быть "колыбелью" для первых микробов на Земле.
Фокус исследования: Найти пределы, в которых микробы могут выживать в условиях смешения химикатов, осадков и жидкости с температурой до 400°C с холодной (4°C) океанской водой.
Особый интерес представляют анаэробные метанотрофы — микробы, потребляющие метан. Исследование 2021 года показало, что предыдущие оценки потребления метана такими микробами в морских осадках были сильно занижены.
Значение: Около 80% метана, выделяющегося под водой, поглощается микробами, что не дает этому мощному парниковому газу достичь атмосферы. Изучение метанотрофов может открыть пути для улавливания и регулирования выбросов метана.
Связь с астробиологией и практическая ценность
Изучение микробов в экстремальных условиях Земли (пустыни, вулканы, гидротермальные источники) служит моделью для поиска жизни на других планетах, например, на Марсе или Титане.
Микробы — "главные химики планеты". Их ферменты находят практическое применение: например, фермент, обнаруженный в 1966 году у термоустойчивого микроорганизма из озера в Йеллоустоне, сегодня используется в тестах на COVID-19.
"То, что происходит, даже если это скрыто от глаз, по-прежнему напрямую влияет на всю планету. В самом исследовании есть внутренняя ценность", — говорит аспирант Эрин Фрейтс.