Главная
Темы дня
Спецпроекты
Акцент
Реклама
Архив
Неизвестный объект найден вблизи Солнца.
КНДР осуждает обвинения Южной Кореи
Президент Германии подал в отставку из-за критики, связанной с его...
ООН голосует за новые санкции против Ирана
   Новости: Космос    

В поисках мудрости древних: сообщества микробов и биосигналы

- 25.05.2005
Понимание функционирования микробиологических сообществ позволяет приподнять завесу над тем, как формировалась жизнь на Земле миллиарды лет назад и обнаружить признаки жизни на других планетах.

Жизнь оказала влияние на химическую и геологическую природу Земли. То, что живые организмы потребляют и выделяют, оказывают влияние на состав атмосферы, горных пород и океанов.

Жизнь зародилась вскоре после формирования нашей планеты. Ее появление положило начало истории, продолжающегося три миллиарда лет отношений между Землей и живыми системами. Если бы на Земле не было жизни, то это была бы совсем другая планета.

Задачей астробиологов является понимание этой взаимной эволюции, которая создала ту самую Землю, на которой мы сегодня живем. Кроме того, они ищут путей установления признаков жизни на других планетах. Чтобы добиться этого, они изучают самых древних и самых успешных обитателей планеты: микробов. Кластеры микробов называют микробными сообществами. Это целые города микробов, которые живут в симбиозе. Сообщества микробов могут быть обнаружены повсюду. Они живут в сухих, соленых, жарких и холодных местах. Их можно обнаружить в расселинах и лужах, где не живут многоклеточные организмы. Микробы знакомы каждому из нас по пленке на наших зубах. Их история исчисляется 3,4 миллиардами лет, что более чем в 10 миллионов дольше, чем продолжается история человечества и составляет 3/4; истории всей планеты.

Сообщества микробов могут выглядеть как коричневый или зеленоватый налет, но они являются очень сложными экосистемами. Постоянный обмен друг с другом и со средой позволяет этим системам поддерживать свое существование. Один микроб потребляет то, что осталось от другого.

Келли Дэкер из калифорнийского государственного университета занимается изучением микробов в высохших соляных озерах соляной компании Байя Калифорния (Baja California). Здесь микробы живут в плотных слоях. Когда делают срезы уходящих вглубь слоев, микробное сообщество начинает реагировать, и на срезе появляются полоски длиной несколько сантиметров. Микробы хорошо устроились в своей экосистемной нише: одни, те которые находятся в верхних слоях, расположенных ближе к Солнцу, вырабатывают энергию, а те, которые не любят кислород, находятся в более глубоких слоях. Энергия в форме химических веществ, в составе которых есть сера и железо, передается от слоя к слою.

Моделирование экосистем: от микро к глобальному

Дэкер и ее сотрудники разрабатывают компьютерную программу, которая моделирует экосистему сообщества микробов. Эта программа – Биогеохимия микробов (БГХМ) моделирует рост четырех основных составляющих микробных сообществ и принимает во внимание влияние среды, чтобы подсчитать движение и циркуляцию, кислорода, углерода и сульфидов.

Это не первая попытка моделирования микробного сообщества, но это существенный шаг вперед. Это первая модель, моделирующая сообщество, находящееся в равновесии, полностью соответствующее реальной ситуации. В статье, опубликованной по результатам исследования, Дэкер и ее коллеги сравнивают результаты их моделирования с поведением сообществ микробов, обнаруженных в Мексике. Микробы, живущие в Гуерро Негро, Байа Калифорния, погружены на глубину около метра в очень соленую воду (70-98 процентов содержания соли). Толщина микробного слоя составляет примерно 5 сантиметров, и он состоит из тонких слоев микробных сообществ, по принципу слоеного теста. В верхнем зеленом слое доминируют ксианобактерии, которые поглощают солнечный свет и вырабатывают энергию. Другие члены этой комплексной экосистемы используют химические вещества, выработанные цианобактриями для того, чтобы произвести те вещества, которые впоследствии будут использованы цианобактериями и другими микробами сообщества. В составе сообщества есть бактерии, которые производят сульфид гидрогена и ферментный сахар.

Микробные сообщества живут дневной и ночной жизнью. Это совершенно разные ее формы. В течение дня цианобактерии занимаются фотосинтезом, перенасыщая верхние слои кислородом. В ночное время кислород поглощается системой и обеспечивает дыхание – насыщение кислородом – нижних слоев микробов. С поглощением серы – картина прямо противоположная. Верхние слои сообщества в течение дня слабо обеспечены серой, поскольку цианобактерии используют ее для фотосинтетических процессов. В ночное время уровень содержания серы повышается за счет работы бактерий, живущих в более глубоких слоях, чем цианобактерии.

Существуют бесцветные и сиреневые серные бактерии.

Сиреневые слои серных бактерий находятся под зелеными слоями цианобактерий, и бесцветных серных бактерий, потому что они используют длину волны света, которая проникает глубже внутрь сообщества, чем те длины волн, которые используются их соседями.

Модель ученых воспроизводит поведение этих четырех крупнейших видов бактерий и прослеживает движение потоков кислорода, серы, углерода по слоям. Для проверки адекватности модели, Дэкер и ее коллеги проводили замеры основных характеристик мексиканских микробов. Замерялись уровни кислорода, серных компонентов, глубина проникновения света. Они брали образцы в разное время, чтобы сравнить дневные флуктуации параметров.

Исследователи отмечают хорошее соответствие между их моделью и сообществами микробов в масштабе. Они начинают масштабировать – расширять свою модель географически и временно. Максимальный размер модели – вся планета Земля. Временные рамки будут раздвинуты от 2, 5 миллиардов лет назад до 10 миллионов лет назад, в попытке воссоздать историю влияния жизни на формирование состава Земли.

Макромодель отслеживает выход газов, таких как кислород, двуокись углерода, метан и гидроген сульфид в атмосферу. Модель может быть приспособлена для определения атмосферных условий на других планетах, с целью распознания присутствия жизни. Необходимо проведение дополнительных исследований атмосферы других планет в надежде обнаружить признаки жизни.

Жизнь на других планетах

За пределами нашей Солнечной системы были обнаружены около 150 планет. И их количество продолжает увеличиваться. Есть ли на этих планетах жизнь, можно определить только на расстоянии, поскольку это было бы слишком долгим путешествием, если бы пришлось отправиться к каждой из этих планет и собрать образцы. Потребовалось бы 400 000 лет, чтобы добраться до ближайшей звезды, если лететь со скоростью шаттла.

Исследователи из NASA не хотят ждать так долго. Виктория Мидоуз и ее коллеги в виртуальной планетарной лаборатории уже сейчас находят пути обнаружения жизни на других планетах. Они занимаются выяснением того, какие признаки являются показателями жизни на планете, и как их можно измерить. Наиболее доступным для изучения полем планет является их атмосфера. Газы, окружающие планету можно подвергнуть спектральному анализу. Например, кислород излучает другую длину волны света, чем, например, метан. Ученые подключают к телескопу спектрометр и считывают длины волн, которые излучает атмосфера планеты. Это очень сложный эксперимент, поскольку часто отраженный свет от планет перекрывается светом звезд.

Прежде чем, эти данные будут интерпретированы, ученым необходимо знать, какие газы являются индикаторами жизни на планете. Можно задать вопросы: : "Какие атмосферные газы укажут инопланетянам на то, что на Земле есть жизнь"; и "Как нам определить, если ли на той или иной на планете жизнь".

Признаком возможного присутствия жизни является кислород. Поскольку кислород очень быстро вступает в реакции, в атмосфере Земли к этому времени его бы уже не осталось, если бы растения и бактерии постоянно не занимались его синтезом. Наличие больших количеств кислорода, особенно, в сочетании с водяными парами и оксидом углерода, является свидетельством фотосинтетической или какой-то иной формы жизни на планете.

Недостаток кислорода совсем не означает недостаток жизни. Жизнь существовала на Земле за, как минимум, миллиард лет до того, как в атмосфере появился кислород. Есть и другие потенциальные указатели на присутствие жизни. Оксид азота является продуктом исключительно живых организмов. Но его будет достаточно сложно обнаружить, поскольку он достаточно редко встречается в атмосферах других планет, как, впрочем и на Земле. Метан - еще один из индикаторов жизни, но его присутствие не обязательно связано с присутствием жизни. Смесь газов, которые обычно не сочетаются друг с другом - также один из возможных указателей на активные процессы, к которым относится и жизнь.

Метод, разработанный для моделирования химии жизни и измерения атмосферных компонентах на других планетах будет использован при подготовке последующих полетов NASA, включая поиски планет, подобных Земле, которые намечены на период после 2014 года. Поскольку в космосе имеется огромный потенциал подобных планет, это будет началом большого процесса

25 мая 2005


Версия для печати
 
       Актуальные статьи:

 
29.05.2010  Неизвестный объект найден вблизи Солнца.
 
20.05.2010  Странная сверхновая звезда, которая проникла в наши кости.
 
1.05.2010  В поисках тысяч потерянных братьев Солнца.
 
16.04.2010  Обама предлагает радикальное изменение пространственных амбиций США.
 
3.04.2010  Россия запустила на МКС космический корабль «Союз» с новым экипажем.
 
8.03.2010  Послушайте, как звучит космическое пространство.
 
12.02.2010  Опасно ли, что Солнце «проснулось»?
 
10.02.2010  Излучение солнечной радиации может вывести из строя системы спутниковой навигации, предупреждают ученые.
 
5.02.2010  Удивительные новые исследования спиральных галактик
 
3.02.2010  Солнечные бури могут воспрепятствовать трансляции Олимпийских игр 2012 года
 

   Новости: Политика    
 
•  Чавес угрожает прекратить поставки нефти в США
 
•  Китай и США продолжат курс на сближение.
 
•  Визит нового премьер-министра Великобритании в Афганистан.
 
•  Переговоры между Индией и Пакистаном пройдут в июле
 
•  Путин начал пиар-кампанию для возвращения на пост президента России.
 

   Новости: Экономика    
 
•  Греция просит о помощи.
 
•  Китай продолжит свою экономическую политику в 2010 году
 
•  Медведев даёт указания Газпрому не принимать изменения в договорах с Украиной.
 
•  К конце 2009 года инфляция не превысит 12%
 
•  Возможностей инвестирования пенсионных накоплений теперь больше
 

   Новости: Регионы    
 
•  Якутия - перспективный регион.
 
•  В Забайкалье запущен крупннейший золотодобывающий рудник.
 
•  Открылась первая в стране игровая зона
 
•  Ямал ждет студентов.
 
•  Киров переименовывают.
 

   Новости: За рубежом    
 
•  Компания Google пытается найти новый подход в Китае
 
•  Иран направляет в Газу суда с гуманитарной помощью
 
•  16 человек погибло в результате штурма израильскими войсками флотилии мира, перевозившей гуманитарную помощь в сектор Газы.
 
•  В понедельник Куба начнет передачу политических заключенных в их родные провинции.
 
•  Британская актриса обвиняет Романа Полански в сексуальных домогательствах
 

 © 2004-2008 Kommentator.ru Все права защищены. E-mail: info@kommentator.ru
 "Комментатор", Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС 77-20354