Language
Country/Area
No result found
Чудо жизни на глубине 10 километров: как микроорганизмы получают энергию в экстремальных условиях?
Когда мы думаем о существовании жизни, большинство из нас ассоциируют ее с солнечным светом, воздухом и поверхностью Земли. Но глубоко в недрах Земли находится удивительная экосистема — глубокая биосфера, темная, экстремальная среда, кишащая микроорганизмами, где, как ни странно, жизнь процветает в своем собственном уникальном стиле.
Глубокая биосфера простирается под земной корой на глубину до десяти километров, где температура может достигать более 120°C, и все это под сильным давлением и в экстремальных условиях.
На глубине нескольких километров под поверхностью моря и суши микроорганизмы получают энергию посредством химических реакций, а не фотосинтеза или органического вещества. Эти микроорганизмы используют имеющуюся в окружающей среде «пищу», такую как водород, метан и различные сульфиды, для поддержания своей жизнедеятельности. Скорость метаболизма этих микроорганизмов может быть в миллионы раз медленнее, чем у наземных, а это значит, что их выживание почти полностью зависит от крайне ограниченных источников энергии в их окружении.
Причина, по которой глубинная биосфера может существовать, заключается прежде всего в богатой химической энергии, которую она содержит. В глубоководных средах эти микроорганизмы получают энергию посредством реакций окисления и восстановления. Например, микроорганизмы могут получать энергию путем окисления метана (CH4), реакция которого является важным фактором регулирования глобального климата.
В этом процессе доноры электронов, такие как метан, высвобождают энергию в ходе окислительных реакций, поставляя АТФ, необходимый для выживания микробов.
Кроме того, на выживаемость этих микроорганизмов влияют также давление воздуха и температура окружающей среды. С увеличением глубины давление становится чрезвычайно высоким, что ограничивает некоторые биохимические реакции, но также способствует появлению некоторых особых микроорганизмов. Например, микроорганизмы, любящие давление (пьезофилы), могут размножаться при сверхвысоком давлении, что еще раз демонстрирует устойчивость жизни в экстремальных условиях.
В ходе своих исследований ученые обнаружили, что эти микроорганизмы значительно различаются по способам получения энергии. Они могут использовать не только источники энергии на основе сульфидов, но и химические вещества из гидротермальных источников на морском дне. Эти отверстия не только снабжают микроорганизмы необходимыми питательными веществами, но и наполнены химическими соединениями, которые могут служить источником энергии.
При определенных условиях роста, включая высокие температуры и давление, микроорганизмы могут процветать в самых экстремальных условиях, используя необходимую им «пищу».
Опираясь на достижения науки и техники, исследователи используют передовые методы отбора проб и анализа для изучения этой биосферы. Процесс извлечения образцов из глубины земли, несомненно, сложен, но благодаря современным технологиям удается глубже понять жизненные привычки этих микроорганизмов и процесс преобразования энергии. Например, ученые обнаружили, что, хотя количество микроорганизмов может уменьшаться с увеличением глубины, их способность выживать в условиях высокого давления и температуры не изменяется существенно.
Похоже, микроорганизмы выработали систему приспособления к таким экстремальным условиям, включая способность противостоять высоким температурам и высокому давлению. Даже в самых экстремальных условиях — например, в глубинах океана или в хаотичном мире под земной корой — эти формы жизни сохраняются, находя способ выживания в подводной темноте.
Исследования глубинной биосферы не только раскрывают самые скрытые формы жизни на Земле, но и бросают вызов человеческому определению и пониманию жизни. Каждое исследование подобно открытию неизвестной карты, показывающей разнообразие и приспособляемость этих микроорганизмов в получении энергии. Такие ценные и интригующие доказательства напоминают нам, как много форм жизни мы еще не открыли. Существует ли глубоко в земле?
