Մոնաշի, Մելբուրնի և Լոնդոնի համալսարանների գիտնականները մոտեցել են Երկրի վրա կյանքի ծագման գաղտնիքի բացահայտմանը: The ISME Journal ամսագրում հրապարակված նրանց հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ միկրոլիբիոլիթները՝ մանրէների կողմից ստեղծված հնագույն քարե կառուցվածքները, կարող էին լինել էվոլյուցիայի առաջին «լաբորատորիաները»: Ավելին, այս մանրէները կարող են օգնել կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարում՝ վերամշակելով ածխաթթու գազը: Պատմում ենք, թե ինչպես են մանրէները օգնում հասկանալ կյանքի ծագումը և հույս տալիս մաքուր ապագայի համար:

Ի՞նչ են միկրոբիոլիթները

Միկրոբիոլիթները քարացած կառուցվածքներ են, որոնք միլիարդավոր տարիներ առաջ ձևավորվել են մանրէների, օրինակ՝ ցիանոբակտերիաների կողմից: Դրանք համարվում են Երկրի վրա կյանքի ամենահին հետքերից՝ 3.5-3.8 միլիարդ տարվա հաշվով: Այս շերտավոր քարերին նման կառուցվածքները հանդիպում են, օրինակ, Ավստրալիայի Շարկ ծոցում և վաղ կենսոլորտի յուրօրինակ արխիվ են:

Մինչ այժմ գիտնականները կարծում էին, որ միկրոբիոլիթները կախված են ֆոտոսինթեզից՝ արևի լույս օգտագործող բույսերի նման: Բայց նոր հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ այդ կառուցվածքներում շատ մանրէներ գոյատևում են առանց լույսի՝ քիմիական ռեակցիաների միջոցով:

«Պարզվեց, որ այս մանրէները կարող են էներգիա ստանալ նույնիսկ խավարում՝ օքսիդացնելով ջրածին, ամոնիակ կամ երկաթի միացություններ», - ասել է դոկտոր Ֆրանչեսկո Ռիչին՝ Մոնաշի համալսարանից:

Մանրէները՝ էվոլյուցիայի «վարպետանոցներ»

Հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ միկրոբիոլիթները եղել են էվոլյուցիոն վարպետանոցներ, որտեղ մանրէները փորձարկել են էներգիայի ստացման տարբեր եղանակներ: Վաղ Երկրի պայմաններում, երբ մթնոլորտը թթվածնով աղքատ էր, իսկ արևի լույսը սահմանափակ՝ ամպերի կամ հրաբխային ակտիվության պատճառով, քիմիական ռեակցիաները դարձել են գոյատևման բանալի:

Միկրոբիոլիթներում մանրէները գործել են համայնքներով՝ կատարելով փոխլրացնող գործառույթներ.

  • Ոմանք օքսիդացրել են ջրածին կամ ամոնիակ՝ արձակելով էներգիա:
  • Մյուսները վերամշակել են միներալներ, օրինակ՝ երկաթ կամ ծծումբ:
  • Երրորդները կլանել են ածխաթթու գազ՝ այն վերածելով օրգանական նյութերի:

«Այս մանրէները գործում են համակարգված թիմի նման. նրանք ոչ միայն գոյատևում են, այլև ակտիվորեն վերամշակում են ածխաթթու գազը նույնիսկ գիշեր ժամանակ, երբ ֆոտոսինթեզը անհնար է», - նշել է հետազոտության համահեղինակ դոկտոր Բոբ Լեունգը:

Այս համագործակցությունը թույլ է տվել միկրոբիոլիթներին բարգավաճել ծայրահեղ պայմաններում և, հավանաբար, հիմք է դրել ավելի բարդ կյանքի ձևերի առաջացման համար:

Կապը կյանքի ծագման հետ

Այս բացահայտումը հաստատում է վարկածը, որ միկրոբիոլիթները կարևոր դեր են խաղացել Երկրի վրա կյանքի էվոլյուցիայում: Նրանց կարողությունը՝ օգտագործել քիմիական էներգիա առանց լույսի, ցույց է տալիս, որ առաջին կենդանի օրգանիզմները կարող էին առաջանալ խոր օվկիանոսներում կամ այլ մութ վայրերում, օրինակ՝ հիդրոթերմալ աղբյուրներում: Սա աջակցում է քեմոսինթեզի մասին տեսությանը՝ որպես մետաբոլիզմի առաջին մեխանիզմներից մեկը, որն առաջ է ընկել ֆոտոսինթեզից:

Բացի այդ, միկրոբիոլիթները կարող էին փոխել մթնոլորտի քիմիական կազմը՝ հարստացնելով այն թթվածնով ցիանոբակտերիաների գործունեության շնորհիվ: Այս գործընթացը, որը հայտնի է որպես Մեծ թթվածնային իրադարգություն (մոտ 2.4 միլիարդ տարի առաջ), Երկիրն ավելի հարմար է դարձրել բարդ օրգանիզմների համար:

Մանրէները կլիմայի ճգնաժամի դեմ

Բացի պատմական նշանակությունից, հետազոտությունը բացում է գործնական հնարավորություններ: Միկրոբիոլիթների մանրէային համայնքները արդյունավետորեն կլանում և վերամշակում են ածխաթթու գազը՝ գլոբալ տաքացում առաջացնող հիմնական գազը: Գիտնականները կարծում են, որ նրանց մեխանիզմները կարող են օգտագործվել ժամանակակից տեխնոլոգիաներում, օրինակ՝.

  • Արդյունաբերական արտանետումներից ածխաթթու գազ կլանող բիոռեակտորներ:
  • Գործարաններում կամ քաղաքներում օդը մաքրող էկոլոգիական համակարգեր:
  • Կենսավառելիք արտադրող բիոտեխնոլոգիաներ՝ հիմնված մանրէների մետաբոլիզմի վրա:

«Այն, թե ինչպես են մանրէները վերամշակում ածխաթթու գազը, կարող է հիմք դառնալ կլիմայի փոփոխության դեմ պայքարի նոր մեթոդների համար», - ընդգծել է Ռիչին: Օրինակ, միկրոբիոլիթների վրա հիմնված տեխնոլոգիաները կարող են չեզոքացնել գործարանների կամ էլեկտրակայանների ածխածնի արտանետումները՝ ածխաթթու գազը վերածելով անվտանգ նյութերի:

Ի՞նչ է սպասվում

Գիտնականները ծրագրում են ընդլայնել հետազոտությունները.

  • Ավստրալիայում և Բահամներում կենդանի ստրոմատոլիթների ուսումնասիրություն՝ նրանց ներկայիս գործունեությունը հասկանալու համար:
  • Լաբորատոր փորձեր՝ արհեստական մանրէային համայնքներ ստեղծելու և արդյունաբերական մասշտաբով ածխաթթու գազ կլանելու նրանց կարողությունը փորձարկելու համար:
  • Տիեզերական հետազոտություններ՝ Մարսի վրա միկրոբիոլիթների հետքեր փնտրելու համար, օրինակ՝ Եզերո խառնարանում, որը հետազոտում է «Perseverance» ռովերը:

Այս քայլերը կօգնեն ավելի խորը հասկանալ կյանքի ծագումը և մշակել շրջակա միջավայրի պաշտպանության տեխնոլոգիաներ:

Եզրակացություն

Մոնաշի, Մելբուրնի և Լոնդոնի համալսարանների գիտնականների հետազոտությունը, հրապարակված The ISME Journal-ում, բացահայտում է, թե ինչպես են միկրոբիոլիթները՝ մանրէների ստեղծած հնագույն կառուցվածքները, կարող էին դառնալ Երկրի վրա կյանքի օրրան: Նրանց կարողությունը՝ գոյատևել ջրածնի կամ ամոնիակի օքսիդացման միջոցով, ցույց է տալիս նրանց կարևոր դերը էվոլյուցիայում: Ավելին, այս մանրէները լուծում են առաջարկում կլիմայի փոփոխության դեմ՝ արդյունավետորեն վերամշակելով ածխաթթու գազը: Հնագույն էվոլյուցիոն «լաբորատորիաներից» մինչև ժամանակակից էկոլոգիական տեխնոլոգիաներ՝ մանրէները շարունակում են զարմացնել գիտնականներին և հույս տալ կայուն ապագայի համար: