Не от мира сего: От дна Красного моря до Красной планеты
Глубоководные рассолы Красного моря - одна из самых экстремальных сред на Земле. В них высокая соленость, высокая температура, высокое давление и нет кислорода. Несмотря на столь суровые условия, в этих рассолах по-прежнему обитают различные организмы. Изучение глубоководных рассолов и их обитателей имеет ряд преимуществ. Помимо обнаружения нескольких новых видов, глубоководные рассолы являются источником новых полезных молекул, производимых этими организмами. Эти новые молекулы могут быть использованы для лечения людей или даже для очистки нашей планеты. Глубоководные рассолы также могут помочь нам в поисках внеземной жизни. Благодаря сходству с условиями на других планетах и лунах эти рассолы могут быть полезны при планировании будущих космических полетов.
Что такое глубоководные рассолы и как они образуются?
Красное море уникально! Оно растет на несколько миллиметров каждый год. Через несколько миллионов лет оно станет полноценным океаном, как Атлантический или Тихий. Красное море растет из-за разделения Аравийской и Африканской тектонических плит. Промежуток между этими плитами, который находится в центре Красного моря, заполняется участками новой океанической коры. Поскольку океаническая кора плотнее континентальной, эти участки образуют глубокие места, называемые дипами (углубление или дыра в морском дне), и разбросаны по всей средней части Красного моря [ 1 ].
Движение земной коры, происходящее под Красным морем, обнажает массивные погребенные залежи соли. Эти отложения образовались в результате высыхания доисторического океана, существовавшего в этом районе. Морская вода растворяет часть соли и превращается в рассол, который представляет собой очень соленую воду. Соленость - так называется показатель солености - в рассолах может увеличиваться до 7 раз. Эти рассолы тяжелые, поэтому они концентрируются на дне моря и скапливаются в глубинах, образованных океанической корой. Высокая плотность рассолов и их защищенное расположение в глубинах не позволяют им смешиваться с морской водой. Благодаря этому глубоководные рассолы очень стабильны и похожи на подводные озера. Они даже имеют волны на поверхности и пляжи по краям. Помимо более высокой солености, рассолы имеют и другие отличия от морской воды: в них нет кислорода, в них больше металлов и других элементов. Рассолы также имеют более низкий pH, чем морская вода, и более высокую температуру.
Случайное открытие
Глубоководные рассолы были случайно обнаружены в 1950-х годах, когда исследователи взяли образец глубоководной воды, которая была намного соленее и теплее, чем обычно. Последующие исследования обнаружили по меньшей мере 25 различных глубоководных рассолов, разбросанных по центру Красного моря (рис. 1). Каждый рассол уникален из-за различий в местной геологии, возрасте и различий в нагреве от земной коры [1]. Атлантис II - самый большой (более 80 км2 ), самый горячий (68,2°C) и один из самых старых рассолов. С другой стороны, Кебрит - самый маленький (2,5 км 2 ), самый холодный (23,3°C) и один из самых молодых рассолов. Кебрит также богат серой и очень вонюч - "кебрит" - это арабское слово, обозначающее серу, которая пахнет тухлыми яйцами.
Что живет в глубоководных рассолах?
Долгое время исследователи считали, что условия в глубоководных рассолах слишком экстремальны для жизни. Они полагали, что никакие организмы не смогут там выжить. Однако технический прогресс, особенно в области молекулярной биологии, позволил изучить рассолы более детально и обнаружил процветающие сообщества. В рассолах были обнаружены микробы, животные и даже вирусы [1]. В ходе этих исследований было обнаружено множество новых видов, некоторые из которых не похожи ни на один другой на нашей планете (рис. 2). Эти организмы настолько уникальны, что некоторые из этих находок эквивалентны обнаружению самых первых плотоядных или позвоночных!
Почему мы должны изучать микробы рассола?
Микробов в наших океанах больше, чем звезд во Вселенной [ 4]! Тем не менее, более 99% всего микробного разнообразия остается неизученным. Открытие новых микробов и изучение их способностей - это всегда интересно. Мы продолжаем открывать новые способы воздействия микробов на нашу планету и всю жизнь на Земле.
Поскольку микробы могут расти в таких уникальных условиях, микроорганизмы из экстремальных сред часто становятся источником новых ценных молекул. Спектр их применения настолько широк, что эти молекулы рассматриваются как будущие решения, как накормить, заправить и вылечить весь мир [ 5 ]. Микробы из рассолов Красного моря также кажутся очень полезными. Некоторые из них проявляют противораковую активность, другие способны производить биопластик (биологический пластик, не требующий использования нефти), ликвидировать разливы нефти и даже улавливать углекислый газ [ 6 ]. Ученые считают, что некоторые из этих микробов могут быть использованы для восстановления загрязненных участков или даже для предотвращения изменения климата! Изучение экстремальных сред, таких как глубоководные рассолы, также помогает нам проверить гипотезы о физических и химических ограничениях для существования жизни. Эти выводы могут помочь исследователям в поисках жизни в других уголках Вселенной.
До бесконечности и дальше!
Астробиология - новая наука, объединяющая множество различных областей, включая биологию, геологию, химию и планетарные науки. Ее главная цель - поиск жизни за пределами нашей планеты. В настоящее время Марс, луна Юпитера Европа и луна Сатурна Энцелад являются главными кандидатами на поиски внеземной жизни (рис. 3). Экстремальные условия, существующие в этих местах, не сильно отличаются от некоторых экстремальных мест на Земле [ 7 ]. Присутствие воды, необходимой для жизни, весьма вероятно на Марсе, Европе и Энцеладе, и эта вода, вероятно, имеет высокую соленость, как в рассолах Красного моря. Астробиология также изучает пределы жизни - насколько экстремальными должны быть условия, чтобы жизнь не могла существовать? Этой цели может способствовать изучение экстремальных условий на Земле. Результаты изучения экстремальных земных условий помогут нам подготовиться к будущим космическим полетам в поисках жизни.
Глубоководные рассолы Красного моря являются важными астробиологическими объектами [7]. Они напоминают прогнозируемые условия на дне океанов Европы и Энцелада. Они являются источником микробов, которые были выбраны в качестве приоритетных целей для астробиологических исследований. Некоторые из этих микробов проходят испытания в симуляционных камерах и в полетах на воздушном шаре в верхние слои земной атмосферы. Некоторые из них даже будут отправлены на Международную космическую станцию для проведения экспериментов с выходом в открытый космос. Эти исследования позволят нам узнать, смогут ли эти микробы выживать и расти в условиях космоса или на Марсе.
Заключение
Глубоководные рассолы Красного моря - это удивительная, экстремальная среда, не похожая ни на одну другую на нашей планете. Эти рассолы важны для многих областей. Они являются источником новых экзотических микробов, новых применений, а также полезны для поиска внеземной жизни. Мы только начали изучать глубоководные рассолы и их обитателей и можем ожидать много новых открытий в ближайшем будущем.
