Ученые обнаружили признаки жизни во всех экстремальных средах Земли
Исследование, проведенное учеными из Портлендского государственного университета и опубликованное в журнале PLOS ONE, посвящено разработке методов обнаружения биосигнатур существующей жизни в экстремальных земных условиях, которые рассматриваются как аналоги внеземных сред. Основной акцент сделан на использовании цифровой голографической микроскопии (DHM) для идентификации трех ключевых биосигнатур: активного движения микробов, их морфологии и оптических свойств.
Концептуальные основы: биосигнатуры и проблема определения жизни
Жизнь как явление не имеет универсального редукционистского определения, но в научном сообществе принято выделять ряд ключевых признаков: метаболизм, рост, размножение, эволюцию, реакцию на среду и молекулярную сложность.
Однако не все эти признаки могут быть обнаружены у отдельной особи или в короткие временные промежутки. Поэтому в астробиологии особое внимание уделяется биосигнатурам — косвенным маркерам, указывающим на возможное присутствие жизни. Одной из первых таких биосигнатур стало движение микроорганизмов, описанное еще Левенгуком в XVII веке. Современные исследования расширяют этот подход, комбинируя несколько критериев для повышения достоверности обнаружения жизни.
Методология: цифровая голографическая микроскопия in situ
В данной работе применялась цифровая голографическая микроскопия — метод, позволяющий регистрировать трехмерные изображения микроорганизмов в их естественной среде без необходимости фиксации или окрашивания. Это особенно важно для изучения экстремальных сред, где традиционные лабораторные методы могут искажать поведение микробов. Исследователи анализировали образцы из разнообразных локаций, включая горячие пустыни, арктические льды и щелочные источники, многие из которых ранее не изучались с помощью DHM.
Результаты: повсеместность биосигнатур в экстремальных средах
Во всех исследованных образцах была обнаружена как минимум одна из трех биосигнатур, что подтверждает гипотезу о широком распространении жизни даже в наиболее экстремальных условиях. Особое внимание уделялось подвижности микробов, поскольку активное движение считается одним из наиболее надежных индикаторов жизни. Для проверки реактивности микроорганизмов вводились химические и термические стимулы, что позволило выявить вариабельность ответов в разных средах. Некоторые образцы демонстрировали выраженную двигательную активность в ответ на стимуляцию, тогда как в других изменения были минимальными. Тем не менее, комбинация методов DHM позволила зафиксировать биосигнатуры даже в таких случаях.
Перспективы для астробиологии и космических миссий
Важным аспектом исследования стала разработка программного обеспечения с открытым исходным кодом для автономной обработки данных, совместимого с вычислительными возможностями бортовых систем космических аппаратов. Это открывает путь для интеграции DHM в будущие миссии, направленные на поиск жизни, например, в подледных океанах Европы или Энцелада. Однако авторы подчеркивают необходимость дальнейшей оптимизации методов стимуляции микроорганизмов in situ (на месте, в естественной среде) и разработки инструментов для детального химического анализа захваченных клеток.
Исследование демонстрирует, что цифровая голографическая микроскопия является перспективным инструментом для обнаружения жизни в экстремальных и потенциально внеземных условиях. Комбинация нескольких биосигнатур повышает надежность детекции, а адаптация методов для космических миссий создает основу для будущих астробиологических экспериментов. Полученные данные также подчеркивают универсальность микробной жизни и ее способность проявлять обнаруживаемые признаки даже в самых суровых условиях.