Екстремните среди и границите на живот

Неземно зелено и жълто оцветяване, жестоко горещ пейзаж, това заобикаля вулкана Далол в Северен Етиопия. Този подобен на извънземен свят е изпълнен с хидротермални басейни, които представляват една от най-екстремните среди на планетата. И тази среда изглежда напълно лишена от живот, според ново проучване.

Различните форми на живот на нашата планета са се приспособили да оцелеят при някои доста тежки условия, на места, които са супер горещи, супер киселинни или свръх солени, обяснява старши авторът на изследването Лопес-Гарсия, директор във Френския национален център за научни изследвания Research.

Но може ли животът да оцелее в единна среда, която съчетава и трите условия, например в цветните води на хидротермалния регион на Далол?

За да разберат дали тази екстремна среда надхвърля границите на живота на нашата планета, изследователите взимат проби от редица водоеми с високи концентрации на сол в района. Някои от тях са изключително горещи, солени и кисели, докато други са много горещи и солени, но не са толкова киселинни. Учените са анализирали всички генетични материали, открити в пробите, за да идентифицират всякакви организми, живеещи там.

Някои от по-малко екстремните басейни са били пълни с натриев хлорид, среда, която някои малки организми могат да издържат; в по-екстремните среди с високи концентрации на сол на основата на магнезий, която е „вредна за живота“, тъй като магнезият разгражда клетъчната мембрана, това не е така, обяснява Лопес-Гарсия. В тези най-екстремни среди, които са наистина кисели, горещи и съдържащи магнезиеви соли, изследователите не са открили ДНК и следователно няма следа от жив организъм, се казва в проучването.

Учените откриват малък намек за ДНК от едноклетъчни организми, наречени архея, казва Лопес-Гарсия. Те взимат пробата и продължават да усилват ДНК – нещо като увеличаване на снимка – за да видят и най-малкото количество, което може да са пропуснали. Но те предполагат, че това малко количество ДНК, където го има, вероятно е резултат от замърсяване от съседна солена равнина, донесено от хора, които посещават района или от вятъра.

От друга страна, в по-малко екстремните водоеми изследователите са открили голямо разнообразие от микроби, отново предимно археи. „Разнообразието от археи е наистина много голямо и много изненадващо“, казва Лопес-Гарсия. Изследователите откриват някои археи, за които е добре известно, че живеят в райони с висока концентрация на сол и други, за които те не са предполагали, че могат да оцелеят дори в сравнително по-малко солените водоеми.

Техните открития подсказват, че има градиент от екстремни среди, някои от които приютяват живота и други, които не могат да създадат условия за никаква форма на живот, такъв какъвто го познаваме на Земята. За сметка на това, те могат да послужат като среда, помагаща за търсенето на живот другаде в Космоса. „Популярна е тази идея … която казва, че всяка планета с течна вода на повърхността може до приюти някакви форми на живот“, казва тя. Но както може да се предполага от безжизнените басейни на Етиопия, водата „може да е необходимо условие за живот, но далеч не е достатъчно“.

Нещо повече, използвайки електронни микроскопи, изследователите също откриват наличието на така наречените биоморфи или „минерални утайки, които могат да имитират малки клетки“ в проби, взети както от безжизнените басейни, така и от тези, за които е установено, че имат живот,“ казва Лопес-Гарсия.

Има някои слабости в това изследване, пише Джон Хълсуърт, преподавател в Института за глобална продоволствена сигурност в университета на Queen’s Belfast в Северна Ирландия в съпътстващ коментар, публикуван в списанието Nature Ecology & Evolution. Например, ДНК анализът на изследователите не може да определи дали откритите организми са живи или активни и не е ясно дали измерванията им на водните фактори, като рН са направени точно, пише той.

Въпреки това екипът „успява да характеризира геохимията и микробното разнообразие на голям брой саламурени среди, които обхващат широк спектър от физикохимични условия, разкривайки голямото разнообразие на присъстващи археи общности,“, пише Халсуърт.

Нещо повече, преди няколко месеца друга група изследователи стига до обратното заключение, след като те също взимат проби от водите в района на Далол. В най-екстремните водоеми в района тези изследователи откриха, че археите „процъфтяват“, а различни видове анализи предполагат, че тези микроорганизми не произхождат от какъвто и да е вид замърсяване, казва Фелипе Гомес, биохимик в Испанския център по астробиология и водещ автор на проучване, което беше публикувано през май в списанието Scientific Reports.

„Предвид риска от откриване на всякакъв вид замърсяване, микробиолозите, които работят в екстремни среди, предприемат много предпазни мерки, за да го избегнат“, казва той. „В нашата работа ние взехме проби в напълно асептични условия“ или такива, които не са замърсени. Не е ясно защо има разминаване между проучванията и защо „те твърдят, че не виждат това, което ние открихме“, това не означава, че по-старите открития са неправилни, казва той.

Но тази по-стара статия е „слаба“, тъй като изследователите са открили само следи от един тип археи, подобни на археите, живеещи в съседната солна равнина, и не са направили достатъчно, за да предотвратят замърсяването, казва Лопес-Гарсия.

„Разпространението е активно в района, така че тази следа от археи можеше да бъде пренесена от вятъра или от туристите, подобно на това как екипът й също откри следи от археи, но предположи, че те са замърсители от съседната солена равнина“, казва тя.

Новите открития бяха публикувани през октомври в списанието Nature Ecology & Evolution.