Космические лучи как источник питания
Микроб, открытый в 2002 году в южноафриканской шахте, может послужить моделью распространения судьбы в космической среде, где, казалось бы, нет возможности для существования органических существ.
Бактерия Desulforudis audaxviator под растровым электронным микроскопом
© Wikimedia Commons
На Земле большая часть растений и кое-какие бактерии применяют энергию солнечного света для сложных молекул органических веществ. Ту же солнечную энергию, но опосредованно, применяют и животные, каковые едят растения либо друг друга.
Организмы, усваивающие солнечную энергию самостоятельно, биологи именуют автотрофами, а те, каковые пользуются плодами чужого труда, гетеротрофами.
Кроме фотосинтеза автотрофы смогут применять хемосинтез, где в качестве источника энергии выступает на солнечный свет, а окислительно-восстановительные реакции с неорганическими веществами из природной среды. Хемосинтезом занимаются многие представители двух царств органического мира: бактерий и архей.
В качестве источников энергии для них выступают, к примеру, сероводород, аммиак, ее соли и сера, соединения железа.
Запрещено, действительно, заявить, что все хемосинтезирующие организмы всецело свободны от Солнца. К примеру, бактерии, каковые приобретают энергию, превращая аммиак в азотную кислоту, в качестве источника аммиака применяют разлагающуюся органику – другими словами животных либо растения, каковые зависели от солнечного света.
Существуют подземные бактерии, каковые живут за счет окисления солей серной кислоты, но и им для таковой химической реакции нужен кислород, что выработали фотосинтезирующие организмы.
В большинстве случаев, такие хемосинтезирующие организмы образуют около собственного источника питания экосистему из нескольких видов. Но главный герой отечественного рассказа – та самая южноафриканская бактерия – одиночка.
И представляет собой единственный пример вида, живущего в полной изоляции от другой биосферы и не пользующегося ничем, что было бы произведено вторыми организмами.
История ее открытия началась в ЮАР, на золотодобывающей шахте Мпоненг. При работах на глубине 2,8 километра среди базальтовых пород наткнулись на водоносный слой.
Вода эта пробралась в том направлении не меньше 2,7 милиарда лет назад. Она достаточно тёплая (60° C), имеет сильнощелочную реакцию (рН 9,3) и богата разными минеральными примесями.
В некоторых скважинах биологи нашли сообщества из микроорганизмов, приобретающих энергию за счет окисления солей серной кислоты. Но итог пробы из одной скважины был неожиданным.
Ученые проанализировали 2600 литров данной подземной воды и убедились, что в том месте присутствует один-единственный вид бактерий, родственный бактериями из рода Desulfotomaculum.
Наименование для нее забрали из романа Жюля Верна «Путешествие к центру Почвы». Сюжет книги начинается с находки письма исландского ученого XVI века Арне Сакнуссена, которое заканчивалось словами: descende, audas viator, et terrestre centrum attinges – «спустись, отважный путник, и ты достигнешь центра Почвы».
Вот и бактерия, обитающая в подземных глубинах, была названа Desulforudis audaxviator.
Бактерия Desulforudis audaxviator представляет собой палочковидную бактерию размером приблизительно примерно 4 мкм. Ее геном составляют 2,35 миллиона пар нуклеотидов. Жить она способна лишь в бескислородной среде. А энергию приобретает из сульфат-ионов и водорода, находящихся в воде.
Нужный для бактерии водород выделяется из молекул воды и гидрокарбонатов под действием радиоактивного излучения горных пород. Прежде всего, источником этого излучения помогает оксид урана (уранинит), и радиоактивные изотопы калия и тория.
Бактерия кроме этого может выделять из внешней среды нужные ей для жизни углерод (из ионов HCO2–, HCO3– и CO32–) и азот (из ионов аммония). Так, живущая за счет энергии радиоактивного распада бактерия сохранится, даже в том случае, если Солнце погаснет, из земной воздуха провалится сквозь землю кислород, а все другие живые организмы провалятся сквозь землю.
Подобная самодостаточность бактерии вынудила кожный покров и эксперта по вычислительной физике Димитру Атри (Dimitra Atri), трудящегося в Университете космических наук Блю Марбл в Сиэтле (Blue Marble Space Institute of Science), высказать предположение, что подобный механизм может разрешить бактериям выжить и в условиях космоса. В качестве источника ионизирующего излучения в этом случае будут выступать не радиоактивные горные породы, а галактические космические лучи, воображающие собой протоны либо ядра разных химических элементов (от гелия до урана), каковые летят через Вселенную с энергией до 1020 эВ.
Источниками этих лучей помогают в основном взрывы сверхновых звезд.
На Земле от действия космических лучей живые организмы защищены магнитосферой и атмосферой, но на вторых планетах воздух возможно намного менее протяженной либо вовсе отсутствовать, смогут они не иметь и собственного магнитного поля. Исходя из этого, считает Димитра Атри, галактические космические лучи достигают поверхности этих небесных тел с энергией, достаточной, дабы обеспечить существование организмов, аналогичных Desulforudis audaxviator.
Расчеты, подкрепляющие эту догадку, Димитра Атри разместил в Journal of the Royal Society Interface.
Ближайшим к нам кандидатом на существование судьбы, приобретающей энергию от космических лучей, Атри вычисляет Марс. Его узкая воздух не образовывает важной преграды для этих лучей, соответственно они смогут приводить к распаду веществ в марсианских горных породах.
Атри отмечает: «Забавно, что мы на данный момент сохраняем надежду отыскать жизнь на планетах с весьма плотной воздухом, не смотря на то, что для этих форм судьбы необходимо искать что-то противоположное».
Астробиолог из Университета Сент-Эндрюса Дункан Форган (Duncan Forgan) согласен с Атри частично. Он разделяет взоры на Марс как на потенциальное место существования форм судьбы, аналогичных Desulforudis audaxviator.
В пользу этого, согласно точки зрения Форгана, свидетельствуют довольно состав и стабильные температуры Марса горных пород. Но на вторых планетах, каковые приобретают через чур мало света собственной звезды, согласно точки зрения Форгана, температура будет через чур низкой для существования любых форм судьбы.
К тому же в случаях через чур большой интенсивности космических лучей жизнь на планете также будет неосуществима, поскольку они повреждают и сам организм бактерии.
Для проверки собственной догадки Димитра Атри собирается воссоздать в собственной лаборатории условия шахты Мпоненг и узнать, как на Desulforudis audaxviator будут воздействовать разные уровни радиации, а также те, что свойственны для Марса, Европы и других небесных тел.
Источник: polit.ru
Космические лучи очень высоких энергий — Сергей Троицкий
