Обсуждение систем жизнеобеспечения Земли
При поиске жизни на Марсе или любой другой планете необходимо учитывать гораздо больше, чем просто наличие углерода и кислорода. Используя в качестве точки отсчета биогеохимические циклы Земли, такие элементы, как азот, железо и сера, оказываются не менее важны для поддержания жизни. Как исследуется в статьях открытого специального выпуска журнала Frontiers in Ecology and the Environment за февраль, самые базовые элементы взаимодействуют, поддерживая необычайное разнообразие жизни.
Циклы углерода, азота и фосфора взаимосвязаны и зависят от организмов в той же степени, в какой организмы зависят от этих элементов, объясняет Эдвард Растеттер из Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоуле, штат Массачусетс. Например, опавшие листья на лесной подстилке служат пищей для микробов, которые выделяют питательные вещества обратно в почву, принося пользу деревьям.
Микробы преобразуют исходные материалы — такие как химические вещества, газы и солнечный свет — в биомассу с помощью различных метаболических процессов. Эти энергопреобразующие процессы столь же разнообразны, как и сами микробы, и гораздо более разнообразны, чем метаболические возможности растений или животных, согласно статье Эми Бёрджин из Университета Райта в Дейтоне, штат Огайо, и её коллег.
Бёрджин и её команда изучают «поедающих» горные породы микробов, официально называемых хемолитотрофными, и их роль в экосистемах. Известный пример среды обитания — экстремальные условия глубоководных гидротермальных источников, где эти микробы преобразуют растворённые минералы в органические формы углерода, поддерживая сложные пищевые сети из трубчатых червей, мидий и моллюсков. Эти микробы и пищевые сети адаптировались к жизни без фотосинтеза.
«Хотя гидротермальные источники — особенно экстремальная среда, где хемолитотрофные организмы играют особенно важную и заметную роль, они также встречаются в большинстве водных сред, часто на границах бескислородных зон в донных отложениях или грунтовых водах», — говорит Бёрджин. Их метаболические процессы дают представление о формах жизни, существовавших до того, как Земля приобрела окисленную атмосферу.
В колонке «Линии жизни» издания Frontiers Адриан Бёртон размышляет над биогеохимической загадкой Марса, где азот является основным недостающим элементом. Однако на Марсе, возможно, когда-то было гораздо больше азота, прежде чем он был потерян в космос. «Взаимосвязь биогеохимических циклов необходима для жизни, какой мы её знаем на Земле, и была бы необходима для любой жизни на Марсе», — говорит Бёртон.