В поисках внеземной жизни на Земле

Геомикробиолог Фелиса Вольф-Саймон исследует грязь на берегу озера Моно в Калифорнии, которая может содержать жизнь с принципиально иным биологическим строением, чем любая известная на Земле.

Арсеник вместо фосфора?

• Озеро Моно — бессточный бассейн, где накапливаются химические вещества, включая мышьяк. Концентрация мышьяка в нём более чем в 700 раз превышает безопасный уровень по стандартам EPA.
• Вся известная жизнь на Земле зависит от фосфора — ключевого компонента ДНК и АТФ (аденозинтрифосфата). Мышьяк химически похож на фосфор, поэтому может встраиваться в биологические структуры, но нарушает их работу, являясь ядом.
• Однако некоторые микроорганизмы в озере Моно не только переносят мышьяк, но и используют его как источник энергии. Вольф-Саймон задаётся вопросом: могли ли они пойти дальше и заменить фосфор мышьяком в своих основных биологических структурах?

Эксперимент по поиску «чужой» биологии

• Учёные собрали пробы воды и ила озера в августе 2009 года.
• В лаборатории образцы помещают в пробирки с искусственной средой, имитирующей химический состав воды озера Моно, но без фосфора и с очень высоким содержанием мышьяка (в экспериментах с максимальной концентрацией — почти в 40 000 раз выше уровня безопасности EPA).
• Если среда мутнеет (признак роста), небольшое количество жидкости переносят в новую пробирку с ещё большим разбавлением исходного фосфора, тем самым увеличивая соотношение мышьяка к фосфору.
• Цель метода — постепенно, через несколько циклов разбавления, отсеять обычные организмы и оставить те, что способны выживать в условиях с мышьяком и без фосфора.

Значение открытия

• Обнаружение организма, которому не нужен фосфор и который использует вместо него мышьяк, стало бы одним из величайших научных открытий. Это означало бы, что в озере Моно существует форма жизни, биологически отличная от всей другой известной жизни на Земле.
• Это, в свою очередь, сильно свидетельствовало бы о том, что жизнь на Земле зарождалась не один раз, а как минимум дважды, и что это не редчайшая случайность, а относительно обычное событие. Это усилило бы аргументы в пользу существования жизни на других планетах.

Вклад в понимание происхождения жизни

• Даже если «арсениковая» жизнь не будет найдена, это исследование углубит понимание зарождения известной нам жизни.
• На ранней Земле, где и когда, предположительно, эволюционировала жизнь, мышьяк был более распространён из-за высокой вулканической и гидротермальной активности. Ранние формы жизни могли выработать стратегии борьбы с его вредным воздействием.
• Озеро Моно с его высокой концентрацией мышьяка служит отличной естественной лабораторией для изучения того, как микробы могли вести себя в богатых мышьяком средах ранней Земли.
• Открытие новых способов использования мышьяка микробами может открыть новые пути для размышлений о том, насколько творчески ранняя микробиология использовала различные химические элементы, которые, хотя сегодня и не распространены в биологии, могли сыграть решающую роль в становлении жизни на Земле.

Исследование поддержано NASA Astrobiology Institute и является совместным проектом с участием Рона Оремленда из USGS, Ариэля Анбара и Пола Дэвиса из Аризонского государственного университета.