Микроорганизмы могут выживать в самых разнообразных условиях, в том числе вполне экстремальных. Традиционно в науке принято считать, что повышенные температуры предпочтительнее для выживания, чем низкие: ниже нуля вода замерзает, а клеточные мембраны становятся жёсткими и не справляются с нормальной работой. Однако нынешнее открытие заставило пересмотреть эти взгляды.
Авторы новой работы, биологи из Королевского университета в Белфасте (QUB), выяснили, что определённые химические растворы способны поддерживать жизнь в микроорганизмах даже при -80 °C. Долгое время такие температуры рассматривались как фактор, препятствующий жизнедеятельности вообще.
Сначала учёные предположили, что так называемые хаотропные агенты (chaotropic agents) смогут противодействовать влиянию низких температур на клеточные мембраны.
Данные агенты – это вещества, разрушающие трёхмерную структуру клеточных макромолекул (белки, ДНК и РНК) и способствующие их денатурации. Но в условиях сильного холода они должны предотвратить замерзание раствора в непосредственной близости от микроорганизма и не допустить затвердения мембраны.
Новые данные увеличивают вероятность существования жизни на ледяных спутниках вроде Европы – для того чтобы её засечь, уже изготовили специальный микроскоп (фото NASA/JPL-Caltech).
Сначала команда под руководством Джона Холлсуорта (John Hallsworth) установила, что раствор глицерина при высокой концентрации приобретает хаотропные свойства. Затем учёные провели полевой эксперимент с четырьмя видами микроскопических грибков-ксерофилов (предпочитающих сухие места обитания).
Эти грибы (в том числе Xeromyces bisporus) оставили прорастать в среде, содержащей различные концентрации глицерина, а также в среде, куда был добавлен космотропный (kosmotropic) агент — вещество, действующее противоположным хаотропам образом.
Специалисты показали, что если при 30 °C все грибки одинаково хорошо размножались, то с понижением температуры до 1,7 °C уже наблюдалось явное различие: выживаемость грибов в высококонцентрированном глицерине была намного выше, чем у организмов, живущих при меньшем его содержании и в растворе космотропных агентов.
А вот не участвовавший в исследовании грибок Wallemia sebi, к примеру, – осмофил, то есть может существовать в субстрате с аномально высоким осмотическим давлением (фото Mycology blog/Cornell University).
Ещё заметнее была разница при температуре в -80 °C: около 60% спор грибков, обработанных космотропными агентами, не выдержало испытания, тогда как хаотропная группа потеряла лишь 5% спор – остальные чувствовали себя прекрасно.
По словам авторов, этот опыт свидетельствует: необходимо расширить понятие обитаемой зоны (habitable zone) — области пространства вокруг звезды, где есть благоприятные условия для зарождения и развития жизни.
Новое исследование предлагает увеличить круг планет, на которых потенциально могла бы существовать жизнь, — до сих пор к ним относили только небесные тела, температура на которых колеблется от 0 до 100 градусов Цельсия. Однако если на планете есть хаотропные агенты, то на ней могут обитать микроорганизмы даже при показаниях термометра существенно ниже уровня замерзания воды.
На многих небесных телах могут присутствовать вещества, обладающие хаотропным действием, а значит, границы обитаемой зоны следует расширить (иллюстрация Wikimedia Commons).
Статья, суммирующая выводы учёных, опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences. А мы напомним, что не так давно рассказывали про удивительный пример незаметной земной жизни — ледяных червяков Mesenchytraeus solifugus, которые спокойно переносят охлаждение до точки замерзания воды и могут два года обходиться без пищи.
Эти существа вполне ясно свидетельствуют, что на дальних ледяных мирах вроде лун Юпитера или Сатурна если и присутствует жизнь, то, скорее всего, в такой экстремальной форме. Зато шансы её найти теперь должны увеличиться. А главное – можно пересмотреть потенциальное число обитаемых миров в Галактике.
