Новое исследование микроорганизмов в чрезвычайно соленой воде предполагает, что жизнь может выжить в условиях, которые ранее считались непригодными для жизни. Это исследование расширяет возможности обнаружения жизни во всей Солнечной системе и показывает, как изменения солености влияют на жизнь в водных средах обитания на Земле.
Исследование является частью более крупного совместного проекта под названием «Океаны в пространстве и времени», возглавляемого Бритни Шмидт, доцентом астрономии Колледжа искусств и наук Корнельского университета и доцентом наук о Земле и атмосфере в Корнеллском машиностроении. Проект, финансируемый Астробиологической программой НАСА, направлен на то, чтобы понять, как океанские миры и жизнь одновременно развивались, создавая заметные признаки жизни в прошлом или настоящем.
Новое исследование под названием «Анализ отдельных клеток в гиперсоленых рассолах предсказывает пределы активности воды для микробной анаболической активности» было недавно опубликовано в журнале Science Advances. Исследование основано на анализе метаболической активности тысяч одиночных клеток в соленой воде промышленных прудов вдоль побережья Южной Калифорнии.
Исследования, проводимые Стэнфордским университетом, расширяют наше понимание потенциально пригодного для жизни пространства во всей Солнечной системе и возможных последствий того, что некоторые водные среды обитания Земли станут более солеными из-за засухи и отвода воды.
«Солёная среда существует по всей Солнечной системе, от Марса до спутника Юпитера Европы. Понимание того, как микробы взаимодействуют с этой средой на Земле и выживают в ней, имеет решающее значение для поиска жизни в других местах», — сказал Шмидт.
Ученые, заинтересованные в обнаружении жизни за пределами Земли, уже давно изучают соленую среду, поскольку знают, что жидкая вода необходима для жизни, а соль позволяет воде оставаться жидкой в более широком диапазоне температур. Соль также сохраняет признаки жизни, например, соленые огурцы в рассоле.
Команда из нескольких институтов собрала образцы из соляных заводов Саут-Бэй, где находятся одни из самых соленых вод на Земле. Они наполнили сотни бутылей рассолом из прудов различной солености на соляном заводе и проанализировали рассол.
Большинство микроорганизмов перестают делиться при уровне активности воды ниже 0,9 (количество воды, доступное для биологических реакций роста микробов), в то время как абсолютный минимальный уровень активности воды, который, как сообщается, поддерживает деление клеток в лабораторных условиях, немного выше 0,63. Исследователи предсказали новые пределы жизни, полагая, что жизнь может быть активной даже на уровне 0,54.
Предыдущие исследования, направленные на определение пределов активности живой воды, использовали чистые культуры для поиска точки, в которой прекращается деление клеток, отмечая конец жизни. Но в этих экстремальных условиях удвоение жизни происходит мучительно медленно. Изучение деления клеток не говорит о том, когда умирает жизнь; на самом деле, клетки могут быть метаболически активными и оставаться активными, даже если они не размножаются.
Вместо этого исследователи рассматривали пределы клеточной активности как более гибкое определение жизни, утверждая, что как деление клеток, так и их построение являются отличительными чертами жизни.
На сотнях образцов рассола, некоторые из которых были солеными, как патока, они определили уровни активности воды и количество углерода и азота, поглощенных клетками рассола. С помощью этого метода они смогли обнаружить, когда биомасса клетки увеличилась даже вдвое (1%). Напротив, традиционные методы, направленные на деление клеток, могут обнаружить биологическую активность только после того, как биомасса клетки увеличится примерно вдвое. Затем, основываясь на том, как процесс замедлялся по мере снижения активности воды, ученые предсказали разделительную линию, когда процесс полностью остановится.
Это исследование бросает вызов предыдущим представлениям о пределах активности живой воды. Хотя большинство микроорганизмов перестают делиться при уровне активности воды ниже 0,9, это исследование показывает, что жизнь активна даже при уровне 0,54. Сосредоточив внимание на клеточной активности, в том числе на построении клеток, исследователи могут обнаруживать признаки жизни в условиях, которые невозможно обнаружить традиционными методами.