Океанские бактерии могут помочь в поисках инопланетной жизни

В глубоких водах земного океана ученые обнаружили новый вид бактерий, процветающих в шлейфах подводных горячих источников. Такие горячие источники, вероятно, также существуют в океанических мирах, таких как спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад, поэтому эти наблюдения оттачивают наше понимание форм инопланетной жизни, которые могут принимать эти спутники, говорят астрономы.

Новооткрытая бактерия, Sulfurimonas pluma, принадлежит к семейству организмов, которые до настоящего времени были известны только из вулканических жерл на морском дне Земли, поскольку они не могут переносить высокий уровень кислорода в воде в других местах.

Поэтому ученые были удивлены, обнаружив нового члена, меньшего, чем его родственники, расцветающего в богатых кислородом водяных шлейфах в сотнях метров от них.

«Было очень волнительно видеть, что эти микроорганизмы не только многочисленны, но и очень активны в шлейфе», — сказал Массимилиано Молари, ученый из института морской микробиологии им. Макса Планка в Германии, в электронном письме.

Молари был ведущим автором последнего исследования, которое показало, что S. pluma претерпела уникальные генетические изменения, которые позволяют ему не только адаптироваться, но и процветать в широком диапазоне условий в океанах Земли.

Ученые говорят, что одно из этих генетических изменений сделало бактерию способной получать энергию из многих источников, поэтому ее часто можно увидеть вблизи богатых водородом жерл на морском дне, а также богатых кислородом шлейфов за тысячи километров.

Исследователи обнаружили, что организм в основном использует водород для повсеместного размножения и роста. «Такого никогда раньше не наблюдалось в такой среде», — сказал Молари. Глобальное присутствие этого гибкого организма в земных океанах «устраняет интеллектуальный барьер, препятствующий нашей способности представить себе, что что-то подобное может возникнуть где-то еще в Солнечной системе», — сказал Крис Джерман, старший научный сотрудник океанографического института Вудс-Хоул.

Герман не участвовал в исследовании. Это захватывающая находка, потому что миссия НАСА «Кассини», изучавшая Сатурн и его спутники с 2004 по 2017 год, обнаружила водород в струях, извергающихся с южного полюса Энцелада, когда он пролетал через них, что указывает на активные гидротермальные источники, богатые водородом, на дне планеты. лунный океан, как и на Земле.

Гидротермальные источники образуются, когда холодная, богатая кислородом морская вода просачивается в трещины в земной коре и шипит обратно, как только встречается с лежащей под ними горячей магмой. Тепло запускает химические реакции, которые удаляют кислород из воды, поэтому вода возвращается в океан, теряя кислород, но получая другие минералы, необходимые для роста микробов.

Ученые разделили то, что происходит дальше, на два этапа: образовавшийся горячий шлейф поднимается на сотни метров вверх от морского дна, пока не иссякнет. Затем шлейф распространяется по горизонтали на тысячи километров, за это время он насыщается кислородом благодаря смешиванию с окружающей богатой кислородом морской водой.

Большая часть микробного роста происходит на втором этапе, когда исследовательская группа также обнаружила большое количество S. pluma в образцах воды, собранных как в Северном Ледовитом, так и в Антарктическом океанах.

Результаты последнего исследования показывают, что микроб может выжить во всех частях гидротермального шлейфа через глобальный океан Земли, по словам Моргана Кейбла, который является научным сотрудником Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии и не участвует в исследовании.

Астрономы ожидают аналогичный двухэтапный процесс от шлейфов глубоководных вулканов на морском дне Европы и Энцелада, хотя размеры и временные рамки могут быть разными в зависимости от гравитационного притяжения тел и того, как циркулируют их океанские воды. Таким образом, если такие организмы, как S. pluma, существуют в океанах этих спутников, результаты этого исследования «могут означать, что вероятность обнаружения доказательств существования этих организмов […] выше, чем считалось ранее», — сказал Кейбл.

«Одна вещь, которую мы ожидаем, это то, что если жизнь присутствует на Европе или Энцеладе, это, вероятно, будет много разных организмов, живущих в биосфере».

Ученые надеются, что эти организмы будут обнаружены будущими миссиями, которые будут искать жизнь за пределами Земли, включая Europa Clipper НАСА, который будет запущен в 2024 году для изучения обитаемости Европы, и Enceladus Orbilander, который будет искать признаки жизни на поверхности этого спутника.

Любая жизнь в этих мирах, скорее всего, скрыта под их ледяной поверхностью. Поэтому важно учитывать, где доказательства этого могут оказаться в состоянии, которое сделало бы их узнаваемыми для космического корабля, чтобы их найти, сказал Герман.

Результаты последнего исследования показывают, что S. pluma может выжить на всем пути от своего вероятного происхождения вблизи жерл на морском дне до открытых вод в океанах Земли, смешиваясь с различными химическими средами как часть поднимающегося и распространяющегося шлейфа.

Если подобная форма жизни присутствует на океанских спутниках нашей Солнечной системы, результаты исследования «склоняют шансы в нашу пользу на то, что доказательства любой жизни, такие источники топлива на морском дне, могут быть сохранены в достаточной степени неповрежденными, чтобы добраться до над поверхностью океана и на поверхность, где мы могли бы надеяться найти его», — сказал Герман. Исследование описано в статье, опубликованной 9 марта в журнале Nature Microbiology.