Народження життя можна побачити в Маріанської западини

Де можна побачити життя таким, яким воно було в момент свого народження? Відомий кінорежисер Джеймс Кемерон переконаний, що це можна зробити, опустившись на дно Маріанської западини. Екосистеми, які виявив там відважний мандрівник, нагадують ті, що існували на нашій планеті понад три мільярди років тому.

Джеймс Кемерон в рамках своєї нової роботи зробив ненавмисне відкриття: на дні Маріанської западини на глибині в 10,9 кілометра живуть собі мікробні мати - біоплівки, що харчуються речовинами, які вони добувають з донних відкладень. Аналогічні місця проживання і процеси, що відбуваються в них, вважають дослідники, в далекій давнині породили хімічну реакцію, в результаті якої на Землі, а, можливо, і в інших місцях Сонячної системи з'явилися перші живі організми.

Читайте також: Бактерії отруїли Землю ... киснем

"Ми вважаємо, що ця хімічна реакція може лежати в основі метаболізму, - говорить Кевін Хенд, астробіолог каліфорнійської лабораторії Jet Propulsion (JPL). - Це може бути рушійною силою, яка привела до появи життя. Можливо, не тільки тут, але і в таких світах, як Європа (крижана місяць Юпітера) ".

Місія Кемерона Deepsea Challenger зробила ряд занурень, в тому числі одне пілотованих, в Маріанську западину в період між 31 січня і 3 квітня цього року. У морську глибочінь Кемерон занурювався особисто. Спустившись на дно, режисер не тільки милувався навколишнім пейзажем: Кемерон взяв проби грунту і зробив ряд знімків. Піднявшись нагору, Кемерон розповів журналістам, що там, внизу, досить похмуро, а дно схоже на поверхню Місяця. Однак, на відміну від неживого супутника Землі, в холодних глибинах океану все ж таїться життя.

Знайдені дослідниками бактеріальні мати являють собою досить поширену ще з давніх часів екосистему прокаріотів. Хоча деякі дослідники вважають її аналогом організму багатоклітинних - аж надто злагоджено діють бактерії, що входять в "килимок". Як правило, мат об'єднує кілька груп "вузьких" спеціалістів: одні, наприклад, розкладають тільки сірководень, інші вважають за краще сульфіди, треті - сульфати і т. П. Таким чином мат "працює", використовуючи практично всі ресурси у вигляді хімічних сполук, що є навколо, а члени цієї колонії діляться один з одним органікою, що вийшла в результаті цього різноманітного хемосинтезу.

Також цікаво ще й те, що часто "відходи" одних бактерій, що входять до складу мату, є корисним ресурсом для інших. Це легко продемонструвати на прикладі співжиття двох груп бактерій - сірководневих фотосинтетиков і сульфатредуктори. Перші з них можуть фотосинтезировать, використовуючи не кисень, як вищі рослини, а сірководень. Однак побічним продуктом їх діяльності є оксиди сірки, які, потрапивши в воду, відразу ж утворюють сірчану кислоту, а потім сульфати. Ці сульфати - бажана їжа для сульфатредуктори, які відновлюють їх за допомогою водню. Але побічним продуктом цього процесу є сірководень, який використовує перша група бактерій.

Таким чином, якщо дві групи цих бактерій будуть жити в межах одного мата, то вони утворюють цілком собі самодостатню екосистему. А якщо ще додати до них метанокісляющіх бактерій як донорів водню (вони окислюють метан з утворенням вуглекислого газу і молекулярного водню) і метаногенних бактерій, які, використовуючи вуглекислий газ і молекулярний водень, вироблений метанокіслітелямі, отримують як побічний продукт той самий метан, який так потрібен першої групи, то "господарська діяльність" стане ещеболее збалансованою. Тоді за воднем далеко ходити не треба, його можуть поставляти інші члени колонії. Словом, мат являє собою практично безвідходний комбінат, який не змогли ще створити люди, ну, а природа породила його понад три мільярди років тому!

У Маріанської западини, як показали результати експедиції, живуть не тільки мікробні "килимки" - там було помічено і ще кілька раніше невідомих науці представників тваринного світу. Наприклад, гігантські 17-сантиметрові рачки амфіподи (Amphipoda), їх називають в Росії бокоплави, зовні вони дуже схожі на креветок. Дослідження цих ракоподібних показало, що в їх організмі містяться сполуки, які допомагають тканинам ефективніше працювати при надзвичайно високому тиску.

"Одне з цих сполук - сцілллоінозіт, ідентичний за складом тестируемому зараз препарату для руйнування амілоїдних бляшок, які пов'язують з розвитком хвороби Альцгеймера", - відзначає Дуг Бартлетт, мікробіолог з Інституту океанографії Скріппса при Університеті Каліфорнії в Сан-Дієго. Своєї черги до дослідників чекають ще 20 тисяч мікробів, взятих з Маріанської западини.

Ще одного "новачка" знайшли на глибині в 8,2 кілометра в Новобрітанском жолобі біля берегів Папуа-Нової Гвінеї. Ним виявився представник морських огірків, або голотурій (Holothurioidea) - кумедних істот з групи голкошкірих (Echinodermata). "Вони існували в цих глибинах і в минулому, але не були відображені на плівку. Ми побачили одного з них і думаємо, що він являє собою новий вид", - говорить Бартлетт. А стіни жолоби прикрашає величезна кількість жолудевих черв'яків, глибоководних безхребетних, які засипають дно западини своїми спіралевіднимі екскрементами. "Якщо ви ніколи не думали про хробаків з любов'ю, то, подивившись це відео, полюбили б їх", - запевняє Бартлетт.

На відео Кемерона видно не тільки глибоководні мешканці, а й найстаріше морське дно на планеті. Сто вісімдесят мільйонів років тому, коли по Землі ще гуляли динозаври, скелі на дні Маріанської западини були розпеченою лавою. А кадри, зняті режисером в новоанглийский жолобі, цілком можуть виявитися рекордними по глибині місця зйомки лавових подушок, вважає морської геолог Петті Фраєр з Гавайського університету в Гонолулу.

Змінені породи, які дають поживу мікробним матів, є частиною молодих тектонічних плит, що лежать поверх стародавнього дна Тихого океану. Маріанська западина - це зона субдукції, де дві тектонічні плити зіткнулися і одна з них наповзла на іншу. Просочується крізь нагромадження скель вода змінює склад порід за допомогою серпентинизации. В ході цього процесу утворюються сірка, метан і водень, що і дає бактеріям їжу.

В останні роки вчені схиляються до думки про те, що рання життя на Землі зародилося близько чотирьох мільярдів років тому в зонах субдукції, подібних Маріанської западини. У цих жолобах температура була нижче, і серпентінізірованние породи дали необхідний поштовх хімічної реакції, яка і привела до зародження життя.

Читайте також: Підводні йєті влаштовують городи

"Ці жолоби могли бути тим місцем, де виникло життя, - говорить Кемерон. - Ця таємниця повинна бути розгадана. Сподіваюся, ми ще попірнати". Поки що нові занурення не плануються, але, за словами режисера, заглибні і спускаються глибоководні апарати перебувають в робочому стані і зараз зберігаються на території його особняка.

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"