Теория жизнь на дне океана кратко
Обновлено: 17.05.2024
Исследователи из Университетского колледжа Лондона подтвердили возможность зарождения жизни на дне океана, вблизи глубоководных гидротермальных источников. В горячей морской воде они смогли вырастить протоклетки, сообщила пресс-служба вуза.
Под протоклетками понимают самоорганизуемые скопления органических полимеров, проявляющие свойства, связанные с жизнью. Это возбудимость, поддержание внутренней среды, отличной от внешней, обмен веществ и даже простое размножение. Полностью функциональной протоклетки в лабораторных условиях получить пока не удалось.
Рак вызывают вода и кислород — Нобелевский лауреат о механизмах развития онкологии
Согласно теории, которой придерживается биохимик Ник Лейн из Университетского колледжа Лондона, жизнь образовалась не на поверхности океана, а в глубине, вблизи гидротермальных источников.
В ходе эксперимента, который он провел вместе с коллегами, выяснилось, что высокая температура и щелочная среда не препятствуют образованию протоклеток, а напротив, способствуют ему.
Источник фото: Pixabay
Предыдущие удачные эксперименты по созданию таких субстанций из жирных кислот проводились в пресной воде и при нормальной температуре. Теперь же ученым впервые удалось создать самоорганизующиеся протоклетки в среде, аналогичной среде гидротермальных источников.
В новой работе ученые добавили смесь различных жирных кислот и жирных спиртов, которые ранее не использовались.
Источник фото: Pixabay
Заразился и не заметил. Опасен ли туберкулез с лекарственной устойчивостью
Они обнаружили, что молекулам с более длинными углеродными цепями нужно тепло, чтобы превратиться в протоклетку. Щелочной раствор также помогал таким субстанциям сохранить электрический заряд. Морская вода способствовала тому, что молекулы липидов слипались плотнее, образуя более стабильные протоклетки.
Он добавил, что ученые до сих пор не знают, где впервые возникла жизнь, но это исследование показывает возможность ее зарождения вблизи глубоководных гидротермальных источников.
Исследование было опубликовано в научном журнале Nature Ecology & Evolution.
Первые живые организмы могли возникнуть не в "первичном бульоне" из органических веществ, как считалось ранее, а на дне океана в гидротермальных источниках, пишут ученые из Великобритании и Германии.
Предложенная в 20-е годы XX века теория "первичного бульона" гласит, что жизнь зародилась в ходе химической эволюции молекул, содержащих углерод, под действием ультрафиолета в своеобразном бульоне.
Один из ее ключевых недостатков - отсутствие источника энергии, которая могла бы запустить такой процесс. Новая гипотеза разрешает эту проблему. Доктор Ник Лейн (Nick Lane) из Университетского колледжа Лондона и его коллеги считают, что живые клетки использовали геохимический градиент - разницу в количестве энергии, возникающую в микроскопических отверстиях у гидротермальных источников на дне океана.
"Современные живые клетки унаследовали такой же размер протонного градиента и, что важно, такое же его направление: "плюс" снаружи, "минус" внутри, какой был у неорганических пузырьков, от которых они произошли", - сказал соавтор работы Джон Ален (John Allen), слова которого приводит пресс-служба колледжа. Первые клетки производили АТФ, аденозинтрифосфаты, универсальный источник и переносчик энергии в клетке, используя энергию возникающих в источниках градиентов. Этот процесс, называемый хемиосмосом, сегодня используют все живые клетки, и, по словам ученых, они унаследовали его именно от тех первых клеток на дне океанов.
"Почти невозможно представить, как жизнь могла возникнуть без хемиосмоса. Пришло время отбросить "кандалы" брожения в каком-то "первичном бульоне" как источника "жизни без кислорода", идею, которая возникла до того, как кто-либо из биологов понял, как синтезируется АТФ", - отметил Лейн.
Ведь согласно исследованиям океанологов, в страшных глубинах океана, под чудовищным давлением, в ледяной черной воде, в которую миллионы лет не заглядывал ни один солнечный лучик, просто нет никаких возможностей для жизни — ни еды, ни света, ни тепла, давление воды свыше 1000 атмосфер! А экипаж батискафа сквозь иллюминатор обнаружил на дне Марианской впадины жизнь — какую-то странную слепую рыбу, похожую одновременно и на камбалу, и на креветку, а ведь они смогли пробыть там всего лишь 20 минут!
Поверхность нашей планеты на 2/3 покрыта водой. Океаны имеют глубины порядка нескольких километров. Средняя глубина Тихого океана — около 4000 метров.
Поверхностный слой воды, несколько сот метров, кипит жизнью. Тут выстроилась длинная пищевая цепочка. Солнечные лучи усваивает фитопланктон, которым питается зоопланктон, которым питаются и огромные киты, и рыбы. А уже рыбами питаются хищные рыбы, которыми питаются супер-хищники океана — гигантские кальмары, акулы…
На глубину более 1000 метров никогда не проникают солнечные лучи, там начинается вечная ночь океана. Фотосинтез тем невозможен, потому и основа пищевой цепочки существовать не может, значит, вроде как и сама пищевая цепочка существовать не может.
Наконец, дно океанов, находящееся на глубине в несколько километров, должно быть безжизненно.
Сегодня ученые мало что знают о жизни морских глубин. Несколько батискафов совершили несколько десятков погружений на дно океана. Ну, или даже пусть несколько сотен погружений. При гигантской общей площади дна земных океанов сегодня обследовано меньше 1%. Но во всех погружениях на большие и сверхбольшие глубины ученые всегда видели жизнь подводного мира. Или ее следы.
На больших глубинах, в царстве вечной ночи наблюдатели погружающихся батискафов видели светящихся рыб, живущих там. Сегодня ученые считают, что светятся более 50% глубоководных рыб, при этом большая часть из них используют бактерии фотофоры, которые испускают свет, потребляя кислород и углеводы из крови рыб, в которых они обитают.
Глубоководные рыбы имеют, с нашей точки зрения, странный вид, странно и неуклюже плавают, но умеют охотиться благодаря своим фотофорным фонарикам, приманивающим на свет разную рыбную мелочь.
Держаться в воде нужной глубины рыбам помогает плавательный пузырь. Глубоководные рыбы или лишены его, или он у них заполнен жидкостью, у очень распространенных на больших глубинах иглоротов (рыбы вида гоностомовых) пузырь заполнен жиром — чтобы компенсировать страшное внешнее давление.
Источником пищи для глубоководных рыб служит органика, опускающаяся из верхних слоев океана. Умершие рыбы верхних слоев — основной источник питания для многих глубоководных рыб. А сами они — источник питания для глубоководных хищников. Удильщики, мешкороты, иглозубы… Сегодня известно менее двух десятков различных видов рыб, обитающих на глубинах порядка 4000−6000 метров. Но ведь и изучение обитателей больших глубин началось совсем недавно. Значит, у ученых-океанологов, изучающих глубоководную фауну океанов, впереди невероятно много открытий.
Уже сейчас, после нескольких десятков погружений, известно, что на автоматические глубоководные аппараты совершались нападения каких-то больших и очень сильных обитателей глубин. Причем нападавшим удалось оставить следы зубов на металле и даже помять некоторые выступающие элементы подводных аппаратов — какой же силой надо обладать для этого!
Наш проект о том, что до сих пор является тайной для всего человечества. О жизни на дне океана, о рыбах, которые живут глубоко под водой, куда не может пробиться ни один луч света.
Долгое время существовала теория, что на дне океана жизни нет. Причиной тому – низкая температура воды, а также высокое давление, способное сжать подводную лодку, словно банку из-под газировки. И все же некоторые существа смогли противостоять этим обстоятельствам и уверенно обосновались на самом дне океана.
Поэтому актуальность данного проекта очевидна: глубоко под водой, на самом дне океана, куда не может пробиться ни один луч света, тоже есть жизнь, которая остается тайной и загадкой для всего человечества.
До конца XIX века человечество знало об океанах очень мало и считало, что жизни на глубине, большей 500м просто не существует. Но в результате различных экспедиций океанографами было установлено наличие жизни на глубинах более 7000 м .
На больших глубинах давление достигает 4 тонн на 1см 2 (акула длиною в 2 м на глубине 10 тысяч м будет испытывать давление, равное весу 5 тыс. слонов) и температура воды от -1 до 4ᵒC.
Казалось бы, для того чтобы выдержать подобное давление, глубоководные обитатели должны быть закованы в броню и иметь стальной скелет. Но дело обстоит куда проще. Давление под водой одинаково сверху, снизу и с боков. Плавательный пузырь глубоководных рыб заполнен не воздухом, а жировой жидкостью. А еще, тело, мышцы и кости глубоководных рыб водопроницаемы, и рыба ощущает одинаковое давление изнутри и снаружи. Но если рыбу быстро вытащить из глубины на поверхность, то внутреннее давление окажется у нее больше наружного, — изо рта вылезут внутренности, из орбит глаза, и рыба погибнет.
Жизнь в таких условиях принимает такие причудливые формы, что, вызывает не только удивление, но и страх. Большинство из этих существ обитают на глубине от 500 до 8000 метров . В 2014 г . была зафиксирована рыба семейства Липарисовых на глубине 8143м. На сегодняшний день это последние данные о самой глубоководной рыбе.
Собранные материалы послужат основой для научных проектов, посвящённых жизни на дне океана.
Читайте также: