Миллиарды лет назад земная атмосфера была совершенно не похожа на сегодняшнюю. В отличие от современной атмосферы – неустойчивого равновесия газообразного азота, кислорода и газовых примесей – первобытная атмосфера была смесью вулканических выбросов, изначально состоящих из диоксида углерода, метана, аммония и других агрессивных химикатов. Таким образом, у древней атмосферы нашей планеты есть кое-что общее с современной атмосферой Марса.
По этой причине некоторые учёные думают, что процесс появления фотосинтезирующих бактерий, которые помогли превратить атмосферу Земли в такую, какой она является сегодня, однажды можно будет использовать для терраформирования Марса. Согласно новому исследованию международной команды специалистов, оказывается, что цианобактерии могут осуществлять фотосинтез в условиях низкой освещённости. Результаты этого исследования могут оказаться существенными для Марса, для которого характерна низкая освещённость.
Цианобактерии – одни из древнейших организмов на Земле, они существовали ещё в архейскую эру (приблизительно 3,5 млрд лет назад). В этот период они играли жизненно важную роль в превращении избыточного в атмосфере углекислого газа в кислород, который постепенно привёл к образованию озона O3, защищающего планету от губительной солнечной радиации.
Фотохимия, используемая этими микробами, похожа на ту, от которой зависят растения сегодня. Этот процесс сводится к тому, что растения поглощают красный свет и, благодаря содержанию хлорофилла, отражают зелёный. Чем темнее окружающая среда, тем меньше энергии растения способны поглотить и преобразовать её в химическую.
Команда учёных исследовала, при каком освещении фотосинтез станет невозможным. Они подвергли образцы бактерий, известных как Chroococcidiopsis thermalis (C. thermalis), воздействию слабого освещения, чтобы обнаружить, какие наименьшие длины волн они способны поглощать.
В предыдущем исследовании предполагалось, что нижняя граница фотохимии, известная как «красный лимит», составляла длину волны в 700 нанометров. Тем не менее, команда обнаружила, что C. Thermalis продолжил осуществлять фотосинтез на длинах волн до 750 нанометров. Согласно группе исследователей, ответ заключается в наличии ранее не идентифицированных длинноволновых хлорофиллов, которые ведут начало от генома C. Thermalis.
Учёные проследили начало этих хлорофиллов от генома C. Thermalis, который они отнесли к особому кластеру геномов, характерному для многих видов цианобактерий. Это предполагает, что способность превышать «красный лимит» на самом деле является обычной, что несёт в себе определённые последствия. Во-первых, открытия указывают на то, что ограничений у фотосинтеза больше, чем считалось ранее.
С другой стороны, эти открытия показывают, что определённые организмы могут существовать при меньших затратах топлива, что учёные называют «беспрецедентной низкоэнергетической фотосистемой». Наряду с попытками уплотнить атмосферу Марса и утеплить климат, появление C. Thermalis и земных растений может постепенно сделать Марс пригодным для жизни.
В недавнем интервью журналу Cosmos профессор Элмарс Краус из Австралийского национального университета объяснил:
«Это может прозвучать как научная фантастика, но космические агентства и частные компании по всему миру активно пытаются воплотить эту мечту в реальность уже в недалёком будущем. Теоретически фотосинтез можно использовать с этим типом организмов для создания на Марсе воздуха, пригодного для дыхания людей. Организмы, приспособленные к низкому освещению, такие как цианобактерии, которых мы изучали, могут развиваться под поверхностью и выжить в суровых условиях Красной планеты».
Результаты недавнего исследования показали, что организмы, похожие на цианобактерии, возможно, уже существуют на других планетах. Если эти результаты верны, это означает, что астрономы могут расширить область своих поисков потенциальной жизни. Данное исследование может иметь несколько важных последствий для нашего понимания жизни во Вселенной и того, как расширить наше место обитания в ней.
Источник universetoday.com
Перевод Ольга Шатерникова
