Раскрыт механизм полной независимости жизни от солнечной энергии

Китайские исследователи поставили под сомнение давнее убеждение о том, что вся жизнь зависит от солнечного света. В экспериментах они выяснили, как микроорганизмы в глубинных слоях земной коры могут получать энергию из химических реакций, вызванных тектоническими разломами. Результаты исследования опубликованы в Science Advances.

Долгое время считалось, что глубокие недра Земли непригодны для жизни из-за отсутствия солнечного света и органических веществ. Тем не менее в последние годы там обнаружили обширную и высокоактивную биосферу, населенную разнообразными микроорганизмами. Эти микробы получают энергию за счет абиотических окислительно-восстановительных реакций при взаимодействии воды и горных пород. Основным источником энергии для них служит водород, но нужны также окислители — а их происхождение до сих пор оставалось не вполне ясным.

Команда во главе с профессором Хэ Хунпином, членом Китайской академии наук (CAS), и профессором Чжу Цзяньси из Гуанчжоуского института геохимии CAS смоделировала процессы разлома земной коры и установила, что свободные радикалы, образующиеся при разрушении пород, могут разлагать воду с образованием водорода и окислителей, таких как перекись водорода H₂O₂. Эти вещества создают выраженный окислительно-восстановительный градиент, способный реагировать с железом в подземных водах и породах — окисляя двухвалентное железо Fe²⁺ до трехвалентного Fe³⁺ или восстанавливая его обратно, в зависимости от локальных условий.

Расчеты показали, что в богатых микроорганизмами разломах выработка водорода, вызванная сейсмической активностью, оказалась в 100 000 раз выше, чем в других известных процессах, таких как серпентинизация (выделение водорода из минералов при их реакции с водой) и радиолиз (разложение минералов радиоактивным излучением).

Этот процесс эффективно поддерживает окислительно-восстановительный цикл железа, который, в свою очередь, влияет на геохимические процессы углерода, азота и серы, обеспечивая метаболизм микробов в глубинной биосфере.

Это открытие расширяет наши представления об экологическом разнообразии подземной биосферы и источниках энергии, необходимой для ее процветания. Кроме того, оно предполагает возможность внеземной жизни на других землеподобных планетах, подсказывая, что найти ее можно глубоко под поверхностью.

Как микробы приспособились выживать в 1,5 км под землей, рассказало новое исследование

Исследование: марсианская кора может поддерживать жизнь благодаря радиации

Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram