Новое исследование раскрывает нижний энергетический предел для жизни на Земле

Международная группа исследователей под руководством Лондонского университета королевы Марии обнаружила, что микроорганизмы, погребённые в осадке под морским дном, могут выживать, используя меньше энергии, чем считалось ранее необходимым для поддержания жизни. Исследование имеет значение для понимания границ жизни на Земле и потенциала для жизни в других местах.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, использует данные о поддонной биосфере для построения инновационных моделей, разделяющих океаны на сотни тысяч отдельных ячеек сетки. Была собрана глобальная картина поддонной биосферы, включая ключевые формы жизни и биогеохимические процессы. Объединив данные о распределении и количестве углерода и микробной жизни в глубокой биосфере Земли со скоростью биологических и химических реакций, исследователи смогли определить «потребляемую мощность» отдельных микробных клеток — то есть скорость, с которой они используют энергию.

Результаты показывают, что поддонные микробы выживают, используя значительно меньше энергии, чем когда-либо ранее было показано для поддержания любой формы жизни на Земле. Расширяя обитаемые границы жизни, чтобы включить среды с более низкой энергией, эти выводы могут повлиять на будущие исследования того, где, когда и как возникла жизнь на враждебной ранней Земле и где жизнь может находиться в других местах Солнечной системы.

«Средний человек использует около 100 Вт мощности... Мы подсчитали, что средний микроб, захваченный в глубоководных морских отложениях, выживает на энергии, в пятьдесят миллиардов миллиардов раз меньшей, чем человек», — сказал доктор Джеймс Брэдли, лектор по наукам об окружающей среде в университете королевы Марии. Многие из этих микроорганизмов существуют в основном в неактивном состоянии — не растут, не делятся и не эволюционируют.

Полученные данные поднимают фундаментальные вопросы о наших определениях того, что составляет жизнь, а также о пределах жизни на Земле и за её пределами. При столь малом количестве доступной энергии маловероятно, что организмы способны к размножению или делению, вместо этого используя это ничтожное количество энергии для «поддержания» — замены или ремонта своих повреждённых частей. Поэтому вполне вероятно, что многие микробы, обнаруженные на большой глубине под морским дном, являются остатками популяций, населявших мелководные прибрежные районы тысячи или миллионы лет назад.

Практически неактивные микробные клетки в морских отложениях Земли настолько многочисленны и существуют в течение столь необычайно длительных периодов времени, что они являются важным драйвером углеродных и питательных циклов Земли, влияя даже на концентрацию CO₂ в атмосфере в течение тысяч или миллионов лет. «Если микробам нужно всего несколько зептоватт мощности, чтобы выжить, под их ледяной поверхностью могут сохраняться остатки существующей жизни, долгое время находившейся в состоянии покоя, но технически всё ещё «живой»», — добавил доктор Брэдли.