Життя потребує набагато менше води, ніж ви можете подумати.

«Пошук води» вже давно став мантром нашого наукового пошуку позаземного життя в сонячній системі та за її межами. Ми продовжуємо шукати умови, в яких вода може залишатися рідиною на поверхні планети або в іншому місці в планетарному тілі. Він має сенс. Для життя, як ми знаємо, вода незамінна для комплексної хімії, яка дозволяє її вирощувати і відтворювати. Де б там є вода, життя має шанс, ми думаємо.

"Як правило, всі активні клітинні системи, що живуть в водному середовищі", - розповідає Джон Холсворт, мікробіолог Університету Королева Белфаст. Без водного середовища всередині і зовні комірки, мікроби можуть загинути, або краще вирішувати, щоб перейти в сплячку.

Хороше питання виникає: скільки потрібна вода? Недавнє дослідження Holsworth і його колеги виявили, що відповідь не так багато в кількості води, як в її концентрації.

Вода, в якій ми заварюємо чай, чудово вміщує інші молекули в її рідкому середовищі. Крім того, вода є потужним розчинником і легко розчиняє солі в океанах і мінералах на землі. В результаті вода може стати неприємною або навіть токсичною для життя, в залежності від того, що розчиняється в ній. Життя вимагає «біологічної доступності» води, що видобувається з навколишнього середовища.

«Увімкнути це може здатися контрінтуїтивом, кількість води, що присутні в потенційно звичаючому середовищі, не є виміром, як молекули води біодоступу», - сказав він. Концентрація молекул води є визначальним чинником для життєвих процесів.

Замір біологічної доступності води називається водною активністю. Hallsworth каже, що в клітках працює так само, як паливна суміш в двигунах. Двигун може бути розроблений для роботи з паливом у вигляді 95% етанолу і 5% води, а кількість води не має значення стільки, скільки його відносна концентрація в суміші.

Такий двигун може працювати і функціонувати таким же чином, незалежно від того, чи є літр або сто палива в паливному баку.

Однак, якщо порушується тонке співвідношення етанолу до води, « Двигун стає менш ефективним і починає пальці». Якщо співвідношення паливної суміші перетинає критичний поріг, "двигун може припинити роботу на всіх", які можна порівняти з смертю або бездіяльністю живого організму.

У своїй новій роботі, Залсув і його колеги розглядали мінімальний рівень водної активності, необхідний для життя на Землі. Автори також намагалися визначити, що цей рівень буде означати для пошуку життя в Всесвіті. Хороша новина полягає в тому, що, здається, пустелі, рідкі місця в нашій сонячній системі, можуть підтримувати досить високий рівень водної активності, під якою можуть розвиватися певні мікроби. Незважаючи на те, що деякі додаткові умови передсердь не дуже відрізняються від місць на Землі, де так звані «екстремофілі» – мікроби відчувають зміни температури, високий тиск і низька активність води – вижити.

«Це обмеження для водної активності навіть для найнадійніших форм життя», - сказав він. «Так ми виявили типи водних середовищ, які існують в сучасній сонячній системі, і знайшли, що деякі з цих місць нагадують родючі мікробні будинки на Землі. й

Наскільки ви можете піти?



Сучасні Австралійські строматоліти

Хоча велика більшість наземних організмів, які живуть в районах з високою водною активністю, планета, безумовно, не суха. Мінімальна активність води для життя становить близько 0,600 – еквівалент 60% відносної вологості, цифра, яку ми пов'язана з погодою. Максимальна активність чистої води має довільне значення 1.

Всі три домени життя на Землі мають власні рекордно-розривні організми, які живуть на водній активності 0,600 або трохи вище (це рівень вологості вважається низьким). Для eukaryotes домен, який включає в себе людей та інших тварин, перше місце займають дріжджі, які називають Xeromyces bisporus. Ця форма гнізда в сухому солодкому середовищі і може призвести до зіпсування продуктів.

Вчені вперше виявили дивовижну здатність цих дріжджів виростити на рівні водної активності 0,605 в 1968 році. Протягом десятиліть, разом з десятком інших грибів, X. bisporus повністю зайнятий діапазоном 0,700 водної активності. Два інших доменів життя—бактерії та архаїї – до них відносяться тільки одноклітинні істоти, відомі як прокаріоти, можуть вижити при водній активності 0,755.

Ця суттєва відмінність призвела до того, щоб зрозуміти походження життя на Землі до мертвого кінця. Прокаріотичні клітини, які простіші, ніж еукаріотичні клітини, думали, що були першими видами життя. Імовірно, прокаріотами зацарював на планеті мільярди років до дня народження еукароти.

Однак ранні докази життя свідчать про те, що він зародився в солоному середовищі з порівняно низькою водною активністю. Наприклад, шари мікробів утворилися стоматоліти в прибережному середовищі, викопи яких ми вивчаємо сьогодні. У тидальних зонах, де громади таких мікробів виникнуть, солі накопичуються на стоматолітах, як вода, яка залишилася з випаровування. Рівні років тому океани були двічі як солоні, оскільки вони сьогодні. Примітивні організми справляється з підвищеними дозами солі.

Останні дослідження Hallsworth і його колеги запропонували рішення. Деякі прокаріоти знайшли, щоб боротися з такими солоно-насиченими умовами, поряд з любителями малолюдності, дріжджами X. bisporus. Протягом багатьох років вчені стверджують, що життя може функціонувати на водній активності нижче 0,600, але з часом це не було підтверджено.

Всі докази дати підтверджують, що водна активність в діапазоні від 0,690 до 0,600 являє собою «біофізичний край функціональної біосфери Землі. й

Повільно, ви будете там



Європа, місяць Юпітера

Цей діапазон водної активності охоплює сценарії, в яких вода не повинна існувати в чистому вигляді рідини. Від пари до льоду вода є динамічною молекулою з порівняно невеликою температурою поширення.

На Землі навіть тонка плівка води, зібраних з відкритих порід, може бути волокопія для мікробів. Попереднє дослідження підтвердили, що для біодоступності може бути достатній триколірний шар води.

На холоді рідкий Марс, плівка цієї товщини може існувати як у вигляді льоду, так і в мінералах. Сіль кришталеві кристали, наприклад, можуть поглинати невелику вологість мартіанської атмосфери і сформувати тонке плетене покриття. Вода, що трамбується в мінералах, або, більш цікавим чином, в підводних відкладах плавальної води, може також забезпечити мікробів необхідним опором для розмноження. Коли навколишнє середовище знову стає сухим, мікроби можуть переходити в неактивний стан, так як вони роблять на Землі. Крім того, в теплому і вологому минулому Марс може мати тіла солі води, що може бути еквівалентним Землі з точки зору водної активності.

На додаток до Марса, одне з кращих місць для підтримки позаземного життя в сонячній системі є місяць Юпітер Європа. Його хімія на поверхні припускає, що хабари з цілком прийнятною водною активністю можуть утворюватися на місяць. Інші фактори, такі як екстремальний холод і низький тиск, можуть відіграти роль, але тому всюди. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз.

Багато інших місць в сонячній системі теоретично можуть мати правильний рівень водної активності для ектремофілів. Сатурн багатий місяць Есладу, наприклад, і навіть астероїди можуть добре мати відповідні області з водною активністю.

Робота залів перемішує дебатів, щоб бути життєвою формою може пройти весь цикл життя без джерела зовнішнього джерела води. До тих пір, поки клітинка має певну воду всередині, вона може розвиватися і пройти всі репродуктивні стадії. Але ще немає доказів. Надії, щоб знайти їх, і це занадто рано, щоб сказати, що ми не віримо в давню мудрість, що життя завжди знайдеться.

Розтягування мікробів передсердь



Чистий номер на НАСО

В цілому, оскільки водна активність не створює серйозних обмежень на життя в певних місцях у сонячній системі, немає гарантії, що інші місця в нашій зоряній системі мають проблеми з цим.

З огляду на те, що Hallsworth присвячує роботу дослідникам або робототехнічним зондам, які можуть випадково висувати земне життя на інших світах. Ми знаємо, що космічні агенції приймають це дуже серйозно. НАСА, наприклад, запровадив планетарну програму захисту, щоб переконатися, що жоден мікроб випадково подорожує Марсом або в будь-якому місці. Інженери побудують в стерилі "чистих кімнат" для зменшення можливого забруднення.

«Для інших умов, таких як температура теоретично дозволяють біологічному житті розвиватися, нам необхідно звертати увагу на те, щоб уникнути випадкового поширення життя з нашої планети», - сказав він.

Водна активність – це явище, яке вимагає чіткого розуміння та ретельного спостереження. Тим не менш, згідно з Hallsworth, він не лікується досить швидко.

Однією з причин, що науковці нехтують водною діяльністю є те, що історична аварія, яка встановлює максимальне значення на одиницю. Відповідно, значення води виражаються в блоках, таких як 0,755 і 0,605, які ми обговорювали вище. Таким чином, глибокі зміни водної активності здаються під сумнівом невеликими.

Робота залів передбачає, що 0,1 зміна водної активності дорівнює 35-му ступені Celsius зміни температури. Очевидно, що з такою різницею температури людина, наприклад, може загинути.

"У більшості природних звичок, параметри, такі як температура і водна активність, коливаються постійно", - сказав він. Тим не менш, більшість мікробіологів виявляють, що немислимий і дивний, щоб вимірювати зміни культур живих речей з точністю плюсу або мінусом одного ступеня Цельсія.

Але в разі водної активності, для істинної точності, біологи повинні записувати її до трьох десяткових місць.

«Ми маємо докази, що мікробна клітина чутлива до змін водної активності в третій десятковому місці, і свідчить про те, що клітини можуть бути ще більш чутливими.» Якщо точність водної активності не поліпшується, не буде біологічного сенсу. й

Джерело: hi-news.ru