Границы жизни

Евгений Кунин

Я бы предложил в качестве главного события 2019 года вот эту работу: López-García P et al. Hyperdiverse archaea near life limits at the polyextreme geothermal Dallol area. Nat Ecol Evol. 2019 Nov; 3(11):1552–1561 [1].

В результате очень тщательного исследования впервые установлены предельные условия для жизни: есть много организмов, которые прекрасно себя чувствуют при высокой температуре, а есть такие, что счастливы при исключительно высокой солености. Но с комбинацией этих двух типов экстремальных условий никто уже не справляется.

В работе также показано, что жизнь вблизи этой границы совершенно другая, чем в более умеренных местах, здесь живут совсем особые археи.

 

- ну, наверное, корректнее было бы сформулировать: "неизвестны организмы, которые справляются с комбинацией температуры и солёности". Хотя может там теоретическую базу подвели, конечно. Но сомневаюсь.

Зверюшка известная, но вот про такой "эстонский" метаболизм слышу впервые, и даже с трудом верится, тем более что источник ненадёжный.

В подводных пещерах эти животные не имеют естественных врагов и, благодаря своему метаболизму, могут годами обходиться без еды. Из-за этого неудивительно и их долголетие. Европейский протей шевелится только тогда, когда ему нужно что-то съесть или приходит время для спаривания, хотя период спаривания наступает только раз в 12,5 лет.... )) Да, в этом они тоже ленивы )))

В пещерах, где обитают эти амфибии пищи мало. Обычно они питаются мелкими ракообразными, такими как креветки и улитки, а иногда, если им повезет и насекомыми. В этих условиях обитания европейские протеи нашли способ приспособиться к крайней нехватке калорий: тратить и потреблять как можно меньше энергии.

Самый активный протей в исследовании за 230 дней преодолел всего 125. Большинство же перемещалось в среднем всего на 16 метров в год. Исследователи уверены, что отсутствие двигательной активности связано с тем, что животные сохраняют свою энергию и поэтому двигаются только в случае крайней необходимости.

Питание и размножение -это их единственной мотивацией для перемещения, и иногда эти существа обходятся в течение многих лет без того и другого.

 

Американские биологи обнаружили, что "бессмертные" голые землекопы не только могут долгое время жить без кислорода, более того: им необходим высокий уровень СО2 в воздухе. Дело в том, что в обратном случае с ними постоянно происходят припадки. Описание результатов работы ученые опубликовали в научном журнале Current Biology.

"В мозге голых землекопов нет механизмов, которые отвечают за торможение нейронов у других млекопитающих. Вместо этого они используют углекислый газ. Иначе говоря, они справились с этой проблемой, в буквальном смысле выкопав себе новую экологическую нишу, в которой не могут жить другие животные", – прокомментировал биолог из Городского университета Нью-Йорка Майкл Зайонс.

Голые землекопы (Heterocephalus glaber) – это безволосые подземные грызуны размером с мышь и весом 30-50 г. Они обитают в восточной Африке в крупных колониях, которые по принципам устройства похожи на колонии термитов или других коллективных насекомых.

Еще полвека назад биологи заметили, что эти существа живут в десятки раз дольше значений, которые характерны для млекопитающих сопоставимых размеров, а также почти никогда не страдают от рака. Относительно недавно ученые выяснили, что голые землекопы практически не чувствуют боли и могут жить свыше 20 минут без кислорода, а их кожа не реагирует на многие едкие вещества.

Пытаясь понять, почему у голых землекопов часто случаются припадки, если температура в их "улье" достигает высоких значений, Зайонс и его коллеги открыли еще одну удивительную черту этих странных грызунов. Большинство млекопитающих справляются с подобными проблемами, начиная чаще дышать, однако землекопы этого не делают.

Более того, когда ученые попытались подавить эти приступы с помощью диазепама, произошло совсем не то, что они ожидали увидеть. После приема этого препарата сила судорог возросла, а не упала, причем приступы начали происходить и при нормальной температуре воздуха внутри колоний этих грызунов.
"Педаль тормоза" для мозга

Пытаясь понять, чем голые землекопы в этом отношении отличаются от прочих животных, биологи изучили то, как устроены гены Heterocephalus glaber, которые отвечают за передачу сигналов между нервными клетками.

Этот анализ неожиданно показал, что все голые землекопы – носители редкой мутации в гене KCC2. Она связана с развитием тяжелых форм эпилепсии и аутизма. Этот ген отвечает за "выкачивание" ионов хлора из нейронов, которые подавляют активность мозга. Повреждение KCC2 приводит к тому, что эффективность этого процесса резко снижается, поэтому носители подобных "опечаток" в KCC2 в большой степени подвержены разным формам припадков.

Открыв эту необычную особенность генома землекопов, биологи задумались, почему мутации в KCC2 не вызывают у них припадки в нормальных условиях обитания. Для ответа на этот вопрос ученые обратились за помощью к коллегам-медикам, которые изучают судороги.

Они предположили, что причиной этого было то, что в воздухе колоний землекопов содержится много углекислого газа. Это вещество, как показывают наблюдения за жизнедеятельностью возбуждающих нейронов, подавляет их активность. Это может помогать землекопам удерживать свою нервную систему в равновесии.

Ученые проверили эту гипотезу, наблюдая за тем, как менялось поведение голых землекопов при резких изменениях в количестве СО2 в разных уголках их колоний. Эти опыты показали, что грызуны предпочитали жить там, где был самый высокий уровень углекислоты и избегали тех уголков, где воздух был наиболее чистым.

Эти две необычных черты физиологии Heterocephalus glaber, как предполагают ученые, позволили их предкам перейти к "коллективистскому" образу жизни внутри тесных подземных колоний. В пользу этого говорит то, что схожая мутация в гене KCC2 есть и в геноме дамарских пескороев (Fukomys damarensis) – второго вида млекопитающих, которые похожи на муравьев и термитов в этом отношении.

Одну из своих недавних публикаций Рональд Оремланд из Геологической службы США начал лирическим отступлением о давнем экзаменационном вопросе, не дающем ему покоя и по сей день: «Представьте себе наипримитивнейшую жизнь на Марсе. Какое геомикробиологическое явление вы бы положили в ее основу?» Оремланд считает, что, несмотря на свою грозную славу, мышьяк вполне мог бы быть одним из основных элементов внеземной жизни.

По некоторым показателям, на заре существования нашей планеты мышьяка на ее поверхности было гораздо больше, и он был способен образовывать те же соединения, что и фосфор.

 

Ученые обнаружили под землей множество живых организмов, большая часть которых до сих пор была неизвестна науке, сообщает «Форбс».

Исследование подземных экосистем проводилось учеными из коллаборации «Глубинная углеродная обсерватория». Объявление результатов было приурочено к открытию ежегодной конференции Американского Геофизического союза.

Согласно подготовленному отчету, под континентами Земли обитает сто триллионов квадриллионов организмов общим весом более 23 миллиарда тонн, что в 365 раз превышает массу всего населения мира и в 12 раз — всех морских и сухопутных животных.

Отмечается, что под землей встречается до 70 % микробов, обитающих на поверхности. При этом микроорганизмы можно обнаружить как в нескольких километрах под поверхностью суши, так и под океаном.
По мнению ученых, в недрах Земли могут скрываться самые ранние микроорганизмы. Многие виды неизвестны науке и, предположительно, относятся к царствам архей и бактерий. Результаты исследования указывают на то, что глубины других планет также могут оказаться густонаселенным местом.