znat_kak (znat_kak) wrote,
znat_kak
znat_kak

Category:

Кишечные палочки и дрожжи смогли выжить в водородной атмосфере

14:13 05 Май 2020 г.


Микроорганизмы могут выжить в атмосфере, полностью состоящей из водорода, то есть среде, которая сильно отличается по составу от атмосферы Земли. Как показал новый эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Nature Astronomy, даже в отсутствие кислорода дрожжи и кишечные палочки способны размножаться и поддерживать стабильную численность колонии





Эта работа открывает новые перспективы для астробиологических исследований, демонстрируя, что жизнь, подобная земной, может гипотетически существовать на планетах с преимущественно водородными атмосферами.

Миллиарды лет назад атмосфера Земли выглядела совсем иначе, нежели сегодня: она была довольно примитивна и состояла из смеси углекислого газа, метана и небольшого количества водорода. Исследователи предполагают, что водород присутствовал в заметном количестве в газовой оболочке планеты долгое время, вплоть до наступления так называемой кислородной катастрофы, когда около 2,5 миллиардов лет назад ее состав сильно поменялся и приобрел окислительный характер.

Сегодня атмосфера Земли представляет собой смесь преимущественно азота и кислорода, однако в ней также сохранилась и крошечная доля других газов, включая водород, которым питаются некоторые примитивные организмы. В их число входят метаногены-экстремофилы — микробы, которые живут в сложных климатических условиях, например глубоко подо льдом или в пустынях, и поглощают водород вместе с углекислым газом для производства метана. Ученые регулярно изучают активность таких метаногенов в лабораторных условиях с 80-процентным содержанием водорода, однако исследований, в которых изучается устойчивость других микробов к среде, где содержание водорода выше, до сих пор почти не проводилось.

Группа биологов под руководством Сары Сигер (Sara Seager) из Массачусетского технологического института решила проверить, смогут ли выжить примитивные организмы в атмосфере, состоящей на 100 процентов из водорода. В качестве подопытных они выбрали бактерии Escherichia coli, представляющие собой простые прокариоты, и дрожжи Saccharomyces cerevisiae, чуть более сложные организмы, которые до сих пор не изучались в средах, где преобладает водород.

Биологи по отдельности вырастили культуры дрожжей и кишечной палочки, а затем поместили их во флаконы, наполненные богатым питательными веществами «бульоном». После исследователи закачали в емкости несколько видов «атмосфер», включая 100-процентный водород, 100-процентный гелий, смесь из углекислого газа и азота и воздух, и поместили их в специальный инкубатор с температурой 28 градусов Цельсия. Каждый час с момента начала эксперимента ученые брали образцы и считали, как меняется количество микробов.

Результатом эксперимента стала классическая кривая роста микроорганизмов: в начале число бактерий и дрожжей быстро росло, после чего этот рост постепенно замедлился и достиг плато. Спустя 80 часов колония все еще оставалась в стабильном состоянии и число микробов сохранялось примерно на том же уровне, поскольку новые организмы продолжали расти, заменяя те, что погибли. При этом для Escherichia coli, выращенных в атмосфере со 100-процентным содержанием водорода, максимальная концентрация клеток (количество клеток на единицу объема) оказалась чуть более чем в два раза меньше, чем у бактерий, выращенных в обычной воздушной среде. В случае с дрожжами сокращение числа организмов по сравнению с контрольной группой оказалось более существенным — на два с половиной порядка, причем это сопровождалось трехкратным замедлением скорости роста колонии.

Однако в целом, биологи заключают, что существование кишечной палочки и дрожжей в водородной атмосфере возможно. При этом они отмечают, что эксперимент не показывает, могут ли микробы зависеть от водорода как источника энергии, а скорее, демонстрирует, что 100-процентная водородная атмосфера не будет вредить или уничтожать определенные формы жизни. С другой стороны, ученые указывают, что в реальности встретить каменистую экзопланету с оболочкой, полностью состоящей из водорода будет непросто: она всегда будет иметь другие газовые компоненты, которые являются продуктами планетарной геологии или атмосферной фотохимии.

Сегодня исследователи в поисках следов внеземной жизни ориентируются на биомаркеры — вещества, которые говорят о том, что на планете могут существовать растения или микроорганизмы. В 2018 году ученые пришли к выводу, что на наличие живых организмов на экзопланете может указать одновременное присутствие метана, азота, углекислого газа и водяного пара в ее атмосфере.

Кристина Уласович

via
Tags: ЖИЗНЬ, ИССЛЕДОВАНИЯ
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments