Фотосинтез - основна рушійна сила практично всього життя на поверхні нашої планети. Більшість фотосинтезуючих істот робить ставку на світ у видимій частині спектру, але є і такі, яким подавай інфрачервоне випромінювання. Кілька років тому глибоко під водою поблизу гідротермального джерела був навіть виявлений вид бактерій, яким сонце не потрібне взагалі.

Зрозуміло, всі відразу подумали про інші планети, і Роландо Карденас з Центрального університету «Марта Абреу» (Куба) з колегами взялися за розрахунки.

Гідротермальні джерела з'являються поблизу підводних вулканів у районі серединно-океанічних хребтів. Літосферні плити розходяться, і магма вривається в утворені порожнини морського ложа, нагріваючи воду, насичену мінералами. Вода виливається з дна, мінерали відкладаються, і виникають конструкції, що нагадують димові труби, - їх називають чорними курцями.

Чорний курець в Атлантичному океані (фото OAR / National Undersea Research Program / NOAA).

Може здатися, що у таких гарячих умовах жити не можна, але насправді гідротермальні джерела - багаття біологічного різноманіття. Залізом, сірководнем і аміаком, які вивергають із земних надр, живляться різні бактерії. Останні у свою чергу підтримують цілі екосистеми, знамениті насамперед безхребетними, що живуть у хітинових трубках. Зустрічаються також химерні равлики, краби та інші істоти.

Вісім років тому у Тихому океані поблизу узбережжя Мексики Томас Бітті з Університету Британської Колумбії (Канада) та його колеги відкрили зелену сіркобактерію, якій недостатньо хімічних речовин, викинутих гідротермальним джерелом. Щоб витягти енергію з реакції за участю сірки, їй необхідне світло. Але на глибині 2400 м із цим туго. Сонячні фотони повністю поглинаються вже на глибині 200 м. Все, що є у таких бактерій, - це інфрачервоне випромінювання перегрітих вод гідротермального джерела, які швидко охолоджуються. За це випромінювання у бактерій відповідають нарости, що нагадують вусики.

Вивчати витривалі, позбавлені сонця форми життя у настільки важкодоступних районах дорого і незручно, і ця бактерія з тих пір жодного разу не була ізольована повторно. Тому пан Карденас і його колеги спробували оцінити фотосинтетичний потенціал подібних екосистем за допомогою математики.

Дослідники почали з джерела, описаного групою пана Бітті. Понад 99% тамтешнього світла - інфрачервоне випромінювання низької енергії. Світло на довжині хвилі оптичного діапазону з високою енергією зустрічається рідко і не може грати якої-небудь помітної ролі у фотосинтезі.

Вчені скористалися рівняннями, що описують фотосинтез поверхневого фітопланктону, але, звичайно, змінили їх, адже ультрафіолетове випромінювання, яке може нашкодити фітопланктону і тим самим перешкодити фотосинтезу, не досягає морських глибин. Змодельований різний рівень інтенсивності випромінювання при температурі води від 200 до 400 °C.

У результаті показники інтенсивності інфрачервоного фотосинтезу вийшли не дуже високими, тобто з випромінювання гідротермального джерела можна витягти не так багато корисної енергії. Це узгоджується з відомостями пана Бітті і його колег про те, що дана зелена сіркобактерія не є ні домінантним представником своєї спільноти, ні чудовим прикладом життєстійкості. «По-моєму, вони чіпляються за життя кінчиками пальців», - зазначає співавтор пана Бітті Роберт Бленкеншіп з Університету Вашингтона у Сент-Луїсі (США).

Якщо підземне або підводне життя інших планет хоче добути достатню кількість енергії за допомогою інфрачервоного фотосинтезу, йому доведеться набути принципово інших засобів фотосинтезу або значно розширити діапазон довжини хвиль, з якими вони зможуть працювати.

Інфрачервона частина спектру починається у районі 700 нм, а згадана бактерія збирала врожай на довжині близько 1000 нм. Проте пан Карденас вважає, що поза земною біологією можуть існувати фотосинтезуючі організми, яким буде добре у світлі гідротермальних джерел. «Вже при 1100 нм зелені сіркобактерії могли б займатися фотосинтезом в аналогічному середовищі на Європі», - говорить вчений, не виключаючи існування організмів, здатних поглинати випромінювання з довжиною хвилі 1300 нм, що набагато більше тих хвиль, які можуть засвоїти земні організми.

Пан Бленкеншіп ставиться до цього скептично. За його словами, вода навколо гідротермальних джерел поглинула б більшу частину випромінювання, залишивши мікробам зовсім небагато і до того ж змусивши їх жити у небезпечній близькості до перегрітого середовища. «Випромінювання звідти дуже і дуже мало», - підкреслює фахівець.

Європа має товсту крижану кірку, і вчені майже впевнені у тому, що під нею існує океан, який підтримується у рідкому стані деформацією супутника під дією приливних сил Юпітера. Це може породжувати тектонічні процеси у мантії Європи, які здатні призвести до появи гідротермальних джерел на дні океану.

Але не варто забувати про те, що поки характеристики гідротермальних джерел на Європі - чиста спекуляція. Уявлення про внутрішній устрій цього супутника Юпітера суперечливі.

У цілому інфрачервоний фотосинтез в якості єдиного або додаткового засоби виробництва енергії виглядає малоефективним. У безоднях океанів (принаймні нашої планети) набагато краще зарекомендував себе інший спосіб, заснований на використанні мінералів. З іншого боку, біологія не раз демонструвала вражаючу здатність пристосовуватися до будь-яких умов: виявлення життя навколо чорних курців у 1977 році здивувало багатьох.

Результати дослідження опубліковані у журналі Astrophysics and Space Science.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: computerra.ru