Инопланетяне глазами науки (ЛП)

Многие виды свободноживущих микроскопических простейших, очевидно, являются облигатными аэробами; то есть они не могут выжить без кислорода.{17} Для различных процессов дыхания, происходящих в клеточных органоидах (называемых митохондриями), требуется кислород. С другой стороны, эукариотические организмы, которые являются облигатными анаэробами, и у которых обмен веществ должен протекать в отсутствие кислорода, встречаются гораздо реже. Тем не менее, из исследований жизни на Земле нам известно, что без кислорода могут существовать довольно развитые организмы. Мы можем классифицировать этих существ как экстремофилов, потому что по отношению к нам они живут в экстремальных условиях. Например, многие свободноживущие инфузории (микроскопические одноклеточные животные с похожими на волоски отростками) могут жить в анаэробных средах. Эти инфузории для выработки энергии вместо митохондрий используют клеточные органоиды, называемые гидрогеносомами. К анаэробным инфузориям, которым не требуется кислород, относятся дрожжи[13], различные паразитические организмы в желудочно-кишечном тракте человека и организмы, связанные с сульфидсодержащими отложениями.

Термофилы — любители тепла

Мы уже обсуждали некоторые примитивные теплолюбивые бактерии и их сородичей. Обращаясь к более продвинутым эукариотам, способным жить при высоких температурах, мы находим ацидофильный фототроп (кислотолюбивое растение) Cyanidium caldarium — это «красная водоросль», которая ещё может расти при температуре 134 градуса по Фаренгейту (57 градусов по Цельсию). Практически все горячие, кислые почвы и воды в мире колонизированы Cyanidium.{18}

В последние годы было много жарких дискуссий относительно возможности эволюции гипертермофила, который процветает в кипящей воде, на основе эукариотического плана строения. Учёные не уверены, что центральный биохимический механизм — транскрипция и трансляция нуклеиновых кислот у эукариот — сможет работать при высоких температурах. Кроме того, состав мембраны клетки должен обладать способностью сохранять необходимую степень текучести, чтобы функционировать надлежащим образом. На сегодняшний день у всех известных гипертермофилов есть обратная гираза — фермент, который индуцирует положительную суперспирализацию ДНК для повышения её термостабильности. В настоящее время мы ещё не понимаем всех защитных механизмов, работа которых позволяет клеткам вроде археи Pyrococcus процветать при температурах выше точки кипения воды, и мы не знаем, каков может быть фактический верхний температурный предел для жизни.{19}

Психрофилы — любители холода

Несколько планет и лун в нашей Солнечной системе довольно холодны. Может ли инопланетная жизнь процветать в условиях экстремального холода? Изучая живых существ на Земле, мы узнали, что есть некоторые растения и животные, которые обладают химическими антифризами, позволяющими им жить на экстремальном холоде. Эти химические вещества подавляют образование внутриклеточных кристаллов льда путём переохлаждения, что позволяет им выдерживать температуры до -40 градусов по Фаренгейту (40 градусов по Цельсию).

Моим любимым примером холодолюбивых животных являются антарктические рыбы, которые вырабатывают химические соединения с мощными антифризными свойствами для снижения температуры замерзания жидкостей точно так же, как антифриз в радиаторе автомобиля предотвращает замерзание жидкости, пока температура не станет значительно ниже. В целом выживание этих рыб зависит от нескольких различных молекул антифризов, называемых гликопептидами, которые содержатся во всех жидкостях их организма, кроме мочи. Когда эти молекулы гликопептидов поглощают крошечные частицы льда, которые могут образовываться в крови, они предотвращают увеличение ледяных кристаллов. Почки животного препятствуют попаданию гликопептидов в мочу (с которой они вышли бы из организма), устраняя тем самым необходимость заново синтезировать их молекулы.{20}

Кроме холодолюбивых рыб существуют разные другие земные существа, приспособленные к жизни на холоде. К ним относятся бореальные (из холодного Северного полушария) древесные виды, которые замерзают, но для образования кристаллов льда используют внеклеточные пространства.{21} Помимо растений, многие организмы также выработали методы сопротивления замерзанию, особенно существа, населяющие антарктические местообитания. На паковых льдах, окружающих Антарктиду, обитают сотни видов бактерий, простейших и водорослей. Облигатным психрофилам для выживания требуется именно холод. Оптимальная температура для их роста составляет около 50 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию), и они не выживают при воздействии температуры 68 градусов по Фаренгейту (20 градусов по Цельсию).