Жизнь на дне океана оказалась сложнее, чем считалось
В глубоководных микробных экосистемах микроорганизмы живут вблизи источников, где жидкость, выходящая из недр Земли, смешивается с морской водой. Предыдущие исследования показали, что биосинтез основных клеточных строительных блоков, таких как аминокислоты и сахара, особенно хорошо проходит в районах, где отверстия гидротермальных источников состоят из ультраосновных пород (магматических и мета-магматических пород с очень низким содержанием кремнезема), так как они производят больше всего водорода.
Помимо основных строительных блоков, таких как аминокислоты и сахара, клеткам необходимо синтезировать более крупные молекулы — биополимеры. Наиболее распространенный вид этих молекул — белки. Но для их получения требуется большое количество энергии.
«Другими словами, там, где есть жизнь, есть вода, но воду необходимо вытеснить из системы, чтобы полимеризация могла пройти успешно, — сказал ведущий автор исследования Джеффри Дик, сотрудник Центрального Южного университета в Чанше, Китай. — Таким образом, существуют два противоположных потока энергии: высвобождение энергии в результате биосинтеза основных строительных блоков и затраты энергии на полимеризацию».
Ученые хотели выяснить, что происходит, когда оба эти процесса складываются вместе: получаются ли в результате белки или энергии оказывается недостаточно для их синтеза.
Для поиска ответа на этот вопрос авторы использовали термодинамическую модель для белков под названием «групповая аддитивность», которая учитывает специфические аминокислоты в последовательностях белков, а также их энергии полимеризации. Для получения данных исследователи использовали последовательности белков из генома хорошо изученного вируса под названием Methanocaldococcus jannaschii.
Ученые смогли показать, что на синтез почти всех белков, закодированных в геноме, у организма может быть достаточно энергии, если он находится рядом с гидротермальным источником, состоящим из ультраосновных пород и выпускающем воду при температуре 85°C. Напротив, в другой системе, которая производит меньше водорода (содержит базальт), синтез белков неблагоприятен.
Горячие источники на дне океана могут быть островками жизни, но не каждый из них благоприятен для микроорганизмов