Новое исследование микробов расширяет известные пределы жизни на Земле и за её пределами

Новое исследование учёных из Стэнфордского университета предсказывает, что жизнь может сохраняться в условиях экстремальной солёности, за пределами ранее считавшегося возможным.

Исследование, опубликованное 22 декабря в Science Advances, основано на анализе метаболической активности тысяч отдельных клеток, обнаруженных в рассолах промышленных водоёмов на побережье Южной Калифорнии, где из морской воды выпаривают соль. Результаты расширяют наше понимание потенциально обитаемого пространства в нашей Солнечной системе и возможных последствий увеличения солёности некоторых земных водоёмов из-за засухи и отвода воды.

"Мы не можем искать жизнь повсюду, поэтому нам нужно быть очень осознанными в выборе мест и методов её поиска на других планетах. Чем больше у нас информации о том, где и как жизнь выживает в экстремальных условиях на Земле, тем лучше мы можем выбирать цели для миссий по обнаружению жизни в других мирах и повышать наши шансы на успех", — Энн Декас, старший автор исследования.

Учёные давно изучают солёные среды, поскольку жидкая вода необходима для жизни, а соль позволяет воде оставаться жидкой в более широком диапазоне температур. Соль также может сохранять признаки жизни.

"Мы считаем, что солёные места — хорошие кандидаты для поиска признаков прошлой или современной жизни. Соль может быть тем самым фактором, который делает другую планету обитаемой, даже несмотря на то, что в высоких концентрациях она подавляет жизнь на Земле", — Эмили Парис, ведущий автор исследования.

Исследование является частью крупного проекта Oceans Across Space and Time, финансируемого NASA's Astrobiology Program, цель которого — понять, как океанические миры и жизнь совместно эволюционируют, создавая обнаруживаемые признаки жизни.

Новый предел жизни

Цветные пятна в соляных прудах отражают разнообразие водных микробов, адаптированных к разным уровням солёности или «водной активности» — количеству воды, доступной для биологических реакций, позволяющих микробам расти.

Морская вода имеет уровень водной активности около 0.98 (для чистой воды — 1). Большинство микробов перестают делиться ниже 0.9. Абсолютный минимальный уровень, зарегистрированный для поддержания деления клеток в лаборатории, составляет чуть более 0.63.

В новом исследовании учёные предсказали новый предел жизни. Они оценили, что жизнь может быть активна при уровне водной активности всего 0.54.

Новый подход к поиску жизни

Исследователи внесли три ключевых улучшения в методику:

1. Вместо чистых культур они использовали образцы из реальной экосистемы — South Bay Salt Works, где обитает сложное сообщество организмов, естественно отобранных средой.
2. Они использовали более гибкое определение жизни, рассматривая не только деление клеток, но и рост биомассы как признак активной жизни. Это гораздо быстрее наблюдать.
3. Они провели поштучный анализ клеток с помощью редкого прибора nanoSIMS, что позволило обнаружить активность отдельных клеток на фоне других «законсервированных» клеток и достичь очень низкого предела обнаружения (рост биомассы всего на 0.5%).

"Анализ активности отдельных клеток в природных образцах до сих пор встречается редко. Он был ключевым для нашего анализа, и я думаю, что по мере его более широкого применения мы увидим прогресс в микробной экологии, имеющий широкое значение — от понимания глобального климата до здоровья человека", — Энн Декас.

Понимание влияния солёности важно не только для астробиологии, но и для сохранения экосистем на Земле, например, для Большого Солёного озера в Юте, где повышение солёности может повлиять на всю пищевую цепь.