Нове дослідження мікробів у надзвичайно солоній воді показує, що життя може вижити в умовах, які раніше вважалися непридатними для життя. Дослідження розширює можливості для виявлення життя в нашій Сонячній системі та показує, як зміни солоності можуть вплинути на життя у водних середовищах існування на Землі.
Океани в просторі та часі
Дослідження є частиною великої співпраці під назвою Oceans Across Space and Time під керівництвом Брітні Шмідт, доцента астрономії в Коледжі мистецтв і наук, а також наук про Землю та атмосферу в Cornell Engineering. Проєкт фінансується Програмою астробіології NASA, яка прагне зрозуміти, як океанські світи та життя спільно еволюціонують, щоб створити видимі ознаки життя, минулого чи теперішнього.
Новаторське дослідження солоності та життя мікробів
Нове дослідження «Одноклітинний аналіз у гіперсольових розчинах передбачає межу водної активності мікробної анаболічної активності», нещодавно опубліковане в журналі Science Advances. Він заснований на аналізі метаболічної активності в тисячах окремих клітин, знайдених у розсолах промислових ставків на узбережжі Південної Каліфорнії, де вода випаровується з морської води для збору солі.
Дослідження під керівництвом Стенфордського університету розширює наше розуміння потенційного населеного простору в нашій Сонячній системі та можливих наслідків того, що деякі земні водні середовища існування стають більш солоними в результаті посухи та відтоку води.
Солоність: ключовий фактор у пошуку позаземного життя
«Солоне середовище спостерігається по всій Сонячній системі, від Марса до супутника Юпітера Європи. Розуміння того, як мікроби взаємодіють і виживають у таких середовищах на Землі, має вирішальне значення для пошуку життя в інших місцях», — сказав Шмідт.
Вчені, зацікавлені у виявленні життя за межами Землі, давно вивчають солоне середовище, знаючи, що рідка вода необхідна для життя, а сіль дозволяє воді залишатися рідкою в більш широкому діапазоні температур. Сіль також може зберігати ознаки життя, як солоні огірки в розсолі.
Методологія та результати дослідження
Багатоінституційна команда зібрала зразки з соляних заводів Саут-Бей, де знаходяться одні з найсолоніших вод на Землі. Вони наповнили сотні пляшок розсолом зі ставків різного рівня солоності на солеварні, який потім проаналізували.
Більшість мікробів припиняють поділ нижче рівня активності води 0,9 (кількість води, доступної для біологічних реакцій, які дозволяють мікробам рости), а абсолютний найнижчий рівень активності води, який, як повідомляється, підтримує поділ клітин у лабораторних умовах, становить трохи більше ніж 0,63. Дослідники передбачили нову межу життя, припускаючи, що життя може бути активним на рівні 0,54.
У попередніх дослідженнях, які шукали межу водної активності життя, використовувалися чисті культури для пошуку точки, в якій зупиняється поділ клітин, що позначає кінцеву точку життя. Але в цих екстремальних умовах життя подвоюється дуже повільно. І дослідження поділу клітин не вказують, коли життя вмирає; дійсно, клітини можуть бути метаболічно активними і все ще дуже живими, навіть якщо не реплікуються.
Натомість дослідники використали межу клітинної активності як більш гнучке визначення життя, оскільки воно розглядає клітинний поділ, а також клітинну побудову як ознаку життя.
У сотнях зразків розсолу – деякі з них були настільки солоними, що були густими, як сироп – вони визначили рівень активності води та скільки вуглецю та азоту було включено в клітини, знайдені в розсолах, якщо взагалі було. Завдяки цьому підходу вони змогли виявити, коли клітина збільшила свою біомасу лише на половину 1%. Навпаки, звичайні методи, спрямовані на поділ клітин, можуть виявити біологічну активність лише після того, як клітини приблизно подвоїли свою біомасу. Потім, ґрунтуючись на тому, як цей процес сповільнювався зі зниженням активності води, вчені передбачили, коли він повністю припиниться.
Встановлення нових меж для життєвого потенціалу
Дослідження кидає виклик попереднім уявленням про обмеження активності води для життя. Хоча більшість мікробів перестають ділитися при рівні активності води нижче 0,9, це дослідження показує, що життя може бути активним навіть при рівні 0,54. Зосередившись на клітинній активності, включно з побудовою клітин, дослідники змогли виявити ознаки життя в умовах, коли традиційні методи недостатні.