Жизнь на дне океана оказалась сложнее, чем считалось

Биологи смоделировали процессы внутри живых организмов в гидротермальных источниках на дне океана и показали, как микроорганизмам удается синтезировать белки в сложных условиях окружающей среды.
Жизнь на дне океана оказалась сложнее, чем считалось
Ocean Exploration Trust

Горячие источники на дне океана могут быть островками жизни, но не каждый из них благоприятен для микроорганизмов

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.