Исследователи предложили проверить гипотезу Геи в лаборатории
Согласно гипотезе Геи, предложенной учеными в 1970-х годах, наша планета должна была постепенно становиться теплее в течение миллионов лет, в то время как океаны на Земле должны были становиться все более кислыми.
Тот факт, что этого не произошло, предполагает, что в масштабе всей планеты существует сложная саморегулирующаяся система, в которой планетарная жизнь и геологические процессы работают вместе, чтобы стабилизировать планетарную геологию и климат. Несмотря на свою важность, эта идея не могла быть ранее проверена из-за ее планетарного масштаба.
В недавней статье, опубликованной в журнале Royal Society Interface, профессор Рикар Соле и его коллеги предлагают экспериментальную систему, которая будет проверять в небольших масштабах динамику, регулирующую планетарные процессы.
Используя синтетическую биологию, они проверят два искусственно созданных микроорганизма в автономной системе, чтобы увидеть, смогут ли они достичь стабильного равновесия.
Модель состояла из воображаемой планеты, вращающейся вокруг звезды, энергия излучения которой медленно увеличивается или уменьшается. В первом (биологическом) случае на планете существует простая биосфера, состоящая из двух видов маргариток разного цвета (черного и белого), что заставляет их поглощать разное количество солнечной радиации. Модель показала, что такой гомеостаз жизни и геосферы стал возникающим свойством системы, в которой два вида с разными свойствами приспособили свои популяции к изменяющейся внешней среде.
Предлагаемая установка основана на недавних исследованиях в области ферментации, которые обычно требуют тонко настроенного внешнего контроля для достижения стабильных, регулируемых условий, включая стабильный уровень pH.
«Недавно проводились работы по поиску возможности создать микроорганизмы для ферментации, чтобы они могли саморегулироваться», — говорит Рикар Соле. «Это было главное вдохновение». Экспериментальная установка, которую разработали ученые, потенциально может ответить на давние вопросы в этой области о планетарных системах регулирования.
В этой экспериментальной установке один штамм будет определять, становится ли среда слишком кислой, и противодействовать повышению кислотности, в то время как другой штамм будет определять, становится ли среда слишком щелочной, и действовать, чтобы противодействовать этой понижающейся кислотности.
«Поскольку эти штаммы действуют на окружающую среду, а окружающая среда влияет на них, это создает замкнутую причинно-следственную связь», — сказал Рикар Соле. «Идея состоит в том, чтобы показать, что в очень широких условиях они стабилизируются до постоянного уровня pH, как и предсказывалось исходной теорией».