Джерелом позаземного життя може бути інфрачервоний фотосинтез

Фотосинтез – основна рушійна сила практично всього життя на поверхні нашої планети. Більшість фотосинтезуючих істот робить ставку на світ у видимій частині спектру, але є і такі, яким необхідне інфрачервоне випромінювання. Кілька років тому глибоко під водою поблизу гідротермального джерела був навіть виявлений вид бактерій, яким сонце не потрібне взагалі. Зрозуміло, всі відразу подумали про інші планети, і РоландоКарденас з Центрального університету «Марта Абреу» (Куба) з колегами взялися за розрахунки.

 Гідротермальні джерела з'являються поблизу підводних вулканів у районі серединно-океанічних хребтів. Літосферні плити розходяться, і магма вривається в утворені порожнини морського ложа, нагріваючи воду, насичену мінералами. Вода виливається з дна, мінерали відкладаються, і виникають конструкції, що нагадують димові труби, − їх називають чорними курцями.

Чорний курець в Атлантичному океані (фото OAR / National Undersea Research Program / NOAA).

 Може здатися, що у таких гарячих умовах жити не можна, але насправді гідротермальні джерела – багаття біологічного різноманіття. Залізом, сірководнем і аміаком, які вивергають із земних надр, живляться різні бактерії. Останні у свою чергу підтримують цілі екосистеми, знамениті насамперед безхребетними, що живуть у хітинових трубках. Зустрічаються також химерні равлики, краби та інші істоти.

 Вісім років тому у Тихому океані поблизу узбережжя Мексики Томас Бітті з Університету Британської Колумбії (Канада) та його колеги відкрили зелену сіркобактерію, якій недостатньо хімічних речовин, викинутих гідротермальним джерелом. Щоб витягти енергію з реакції за участі сірки, їй необхідне світло. Але на глибині 2400 м із цим сутужно. Сонячні фотони повністю поглинаються вже на глибині 200 м. Все, що є у таких бактерій, − це інфрачервоне випромінювання перегрітих вод гідротермального джерела, які швидко охолоджуються. За це випромінювання у бактерій відповідають нарости, що нагадують вусики.

 Вивчати витривалі, позбавлені сонця форми життя у настільки важкодоступних районах дорого і незручно, і ця бактерія з тих пір жодного разу не була ізольована повторно. Тому пан Карденас і його колеги спробували оцінити фотосинтетичний потенціал подібних екосистем з допомогою математики.

 Дослідники почали з джерела, описаного групою пана Бітті. Понад 99% тамтешнього світла – інфрачервоне  випромінювання низької енергії. Світло на довжині хвилі оптичного діапазону з високою енергією зустрічається рідко і не може відігравати яку-небудь помітну роль у фотосинтезі.

 Вчені скористалися рівняннями, що описують фотосинтез поверхневого фітопланктону, але, звичайно, змінили їх, адже ультрафіолетове випромінювання, яке може нашкодити фітопланктону і тим самим перешкодити фотосинтезу, не досягає морських глибин. Змодельований різний рівень інтенсивності випромінювання за температури води від 200 до 400 °C.

 У результаті показники інтенсивності інфрачервоного фотосинтезу вийшли не дуже високими, тобто з випромінювання гідротермального джерела можна витягти не так багато корисної енергії. Це узгоджується з відомостями пана Бітті і його колег про те, що дана зелена сіркобактерія не є ні домінантним представником своєї спільноти, ні чудовим прикладом життєстійкості. «По-моєму, вони чіпляються за життя кінчиками пальців», − зазначає співавтор пана Бітті Роберт Бленкеншіп з Університету Вашингтона у Сент-Луїсі (США).

 Якщо підземне або підводне життя інших планет хоче добути достатню кількість енергії з допомогою інфрачервоного фотосинтезу, йому доведеться набути принципово інших засобів фотосинтезу або значно розширити діапазон довжини хвиль, з якими вони зможуть працювати.

 Інфрачервона частина спектру починається у районі 700 нм, а згадана бактерія збирала врожай на довжині близько 1000 нм. Проте пан Карденас вважає, що поза земною біологією можуть існувати фотосинтезуючі організми, яким буде добре у світлі гідротермальних джерел. «Вже за 1100 нм зелені сіркобактерії могли б займатися фотосинтезом в аналогічному середовищі на Європі», − говорить вчений, не виключаючи існування організмів, здатних поглинати випромінювання з довжиною хвилі 1300 нм, що набагато більше тих хвиль, які можуть засвоїти земні організми.

 Пан Бленкеншіп ставиться до цього скептично. За його словами, вода навколо гідротермальних джерел поглинула б більшу частину випромінювання, залишивши мікробам зовсім небагато і до того ж змусивши їх жити у небезпечній близькості до перегрітого середовища. «Випромінювання звідти дуже і дуже мало», − підкреслює фахівець.

За матеріалами:http:// http://infonova.org.ua/science/