Какие формы жизни существуют: 1.Какие формы жизни существуют на земле? 2.Какие организмы относятся к неклеточным формам жизни? 3.Назовите признаки… |

Содержание

Формы жизни, которые могли существовать (или все еще существуют) на Марсе

Биология

25.06.2022

1 224 2 минут чтения

Микробы, взятые из поверхностных отложений в районе источника Лост Хаммер в Канаде, примерно в 900 км к югу от Северного полюса, дают представление о том, какие формы жизни могли существовать или все еще существуют на Марсе.

Крайне соленая, холодная и почти бескислородная среда под вечной мерзлотой источника Лост Хаммер в Канаде, примерно в 900 км к югу от Северного полюса, больше всего напоминает некоторые районы Марса. Чтобы узнать, какие формы жизни могли существовать (или до сих пор существуют) на Красной планете, стоит заглянуть сюда.

После длительных исследований в чрезвычайно суровых условиях ученые из Университета Макгилла извлекли микробы, которые никогда ранее не были обнаружены в отложениях возле источника Лост Хаммер. Используя самые современные геномные методы, они смогли понять метаболизм этих микробов.

Источник Лост Хаммер — один из самых холодных и соленых наземных источников, обнаруженных на сегодняшний день. Вода, которая поднимается на поверхность после прохождения около 600 метров вечной мерзлоты, почти лишена кислорода и имеет соленость 24%. Очень высокая концентрация соли предотвращает замерзание источника, несмотря на то, что вода в нем постоянно находится при отрицательных температурах (около -5 °C). Это позволяет поддерживать среду обитания жидкой воды даже при отрицательных температурах.

Эти условия похожи на те, которые встречаются в некоторых районах Марса, где наблюдались соляные отложения и возможные холодные соляные источники, не говоря уже об обнаруженных под поверхностью Марса озерах жидкой и, вероятно, соленой воды. Вот почему изучение микробов, которым удается выжить в этой экстремальной среде, может позволить нам понять, какие формы жизни населяли Красную планету. Элисс Магнусон, аспирант и ведущий автор исследования, пояснила:

Потребовалось несколько лет работы с отложениями, прежде чем мы смогли определить активные микробные сообщества. Соленость среды мешает как выделению, так и секвенированию микробов.

Экстремальные условия в канадской Арктике в районе источника Лост Хаммер, где исследователи взяли микробные формы жизни, вероятно, похожие на те, которые могли жить на Марсе.

Команда исследователей, проводившая изучение микробов источника Лост Хаммер, возглавлялась Лайлом Уайтом с факультета наук о природных ресурсах Университета Макгилла. Ученые использовали самые современные геномные инструменты и методы одноклеточной микробиологии, чтобы выявить и охарактеризовать новое активное микробное сообщество.

Команда выделила и секвенировала ДНК сообщества. Это позволило им реконструировать геномы около 110 микроорганизмов, большинство из которых никогда ранее не наблюдались. Геномы позволили команде определить, как эти существа выживают и процветают в этой уникальной экстремальной среде. С помощью секвенирования мРНК команда определила активные гены в геномах и выявила микробы, которые активно метаболизируют. Они могут служить моделью для потенциальных форм жизни в таких же суровых условиях.

В отличие от других микроорганизмов, микробные формы жизни, обнаруженные в источнике Лост Хаммер, не зависят от органического материала или кислорода для жизни. Им удается выжить, питаясь и дыша простыми неорганическими соединениями, такими как метан, сера, сульфат, угарный и углекислый газ. Все эти соединения также обнаружены на Марсе. «Они также могут извлекать из окружающей среды углекислый газ и азот«, — объясняет Уайт, — что делает их очень приспособленными для выживания и процветания в экстремальных условиях на Земле и за ее пределами.

Следующим этапом исследования станет культивирование и определение характеристик наиболее многочисленных и активных членов этой странной микробной экосистемы, чтобы лучше понять, почему и как они процветают. Исследователи надеются, что это поможет понять изотопы серы и углерода, полученные марсоходом НАСА Curiosity в кратере Гейла на Марсе.

Между тем, образцы были взяты ЕКА для проверки возможностей обнаружения жизни инструментами, которые они собираются использовать в следующей миссии ExoMars.

Подпишитесь на нас:Дзен.Новости / Вконтакте / Telegram

GISMETEO: 10 невероятных жизненных форм, которые могут существовать — События

10 примеров биологических и небиологических систем, которые значительно расширяют наше понимание жизни.

1. Метаногены

Эти жизненные формы могут потреблять водород, ацетилен, этан и выделять метан. Считается, что такие организмы могут существовать в холодных мирах, таких, например, как луна Сатурна Титан.

2. Жизнь на основе кремния

Кремний может формировать четыре связи, также как углекислый газ. На Земле существует вид водорослей, в процесс развития которых входит кремний.

3. Другие альтернативные биохимические формы

GFAJ-1 © NASA

Жизнь на основе бора, мышьяка, аммиака и серы также считается возможной. В 2010 году НАСА обнаружила бактерию под названием GFAJ-1, которая могла включать в свою клеточную структуру мышьяк. Сера считается основой раннего метаболизма на Земле, а организмы, метаболизирующие серу вместо кислорода, до сих пор существуют в экстремальных условиях на Земле.

4. Мемы

Меметические формы жизни — это репликаторы, то есть объекты, которые для размножения копируют сами себя. По мнению лингвиста Жоржа ван Дрима, мемами являются языки — жизненные формы, обитающие в наших мозгах.

5. Синтетическая жизнь на основе КНК

Ксенонуклеиновая кислота была разработана в 2012 году. Международная команда ученых создала на ее основе 6 новых генетических систем.

6. Хромодинамическая, гравитационная формы жизни и организмы на основе слабого ядерного взаимодействия

Нейтронная звезда. © NASA

Хромодинамическая жизненная форма была бы возможна на нейтронной звезде и представляла бы собой тяжелый вращающийся объект диаметром 10–20 км с массой, равной звезде. Возникновение организмов на основе слабого ядерного взаимодействия менее вероятно, так как слабое взаимодействие возможно только на субъядерном уровне, а оно не особенно сильно.

Гравитационные жизненные формы также могут существовать. Такие создания могут получать энергию от столкновений между черными дырами, галактиками и другими звездными объектами.

7. Пылево-плазменные жизненные формы

Частицы неорганической пыли могут объединяться в геликоидальные структуры, которые затем будут взаимодействовать. Этот процесс будет происходить в состоянии плазмы.

8. Неорганические живые клетки или iCHELL

Галлий. © foobar | Wikipedia

Живые клетки из металла — многоуровневые пузыри — были созданы профессором Ли Конином.

9. Аппараты Вон Неймана

Впервые о них заговорил математик и футуролог Джон Вон Нейман, который считал, что для имитации функций человеческого мозга, машина должна иметь механизмы самоконтроля и саморемонта.

10. Гипотеза Геи

Все живущее на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности суши — часть единой системы, ведущей себя как живой супер-организм, способный изменять температуру поверхности и состав атмосферы, чтобы обеспечивать свое выживание. Система получила свое имя в честь греческой богини Земли.

Объяснение происхождения жизни на Земле

Серия объяснений

Узнайте больше о прорывах, впервые реализованных в Чикагском университете

По

Стив Коппес

Происхождение жизни на Земле считается одной из величайших загадок науки. Были предложены различные ответы, но все они остаются непроверенными. Чтобы выяснить, одни ли мы в галактике, нам нужно лучше понять, какие геохимические условия взрастили первые формы жизни. Какие водные, химические и температурные циклы способствовали химическим реакциям, позволившим зародиться жизни на нашей планете? Поскольку жизнь возникла в малоизученных поверхностных условиях ранней истории Земли, ответы на эти и другие вопросы остаются сложной задачей.

В Чикагском университете было проведено несколько плодотворных экспериментов по этой теме, в том числе эксперимент Миллера-Юри, который показал, как строительные блоки жизни могут формироваться в первобытном бульоне.

Перейти к разделу:

Когда зародилась жизнь на Земле?
Где зародилась жизнь на Земле?
Каковы составляющие жизни на Земле?
Каковы основные научные теории возникновения жизни?
Что такое хиральность и почему она важна с биологической точки зрения?
Какие исследования происхождения жизни в настоящее время проводят ученые Калифорнийского университета в Чикаго?

Когда зародилась жизнь на Земле?

Земле около 4,5 миллиардов лет. Ученые считают, что 4,3 миллиарда лет назад на Земле могли быть созданы условия, подходящие для поддержания жизни. Однако самым старым известным окаменелостям всего 3,7 миллиарда лет. В течение этого окна в 600 миллионов лет жизнь могла возникать неоднократно, но только для того, чтобы быть уничтоженной катастрофическими столкновениями с астероидами и кометами.

Детали тех ранних событий плохо сохранились в древнейших горных породах Земли. Некоторые намеки исходят от древнейших цирконов, очень прочных минералов, образовавшихся в магме. Ученые обнаружили следы формы углерода — важного элемента живых организмов — в одном из таких цирконов возрастом 4,1 миллиарда лет. Тем не менее, это не дает достаточно доказательств, чтобы доказать существование жизни в то раннее время.

Где зародилась жизнь на Земле?

В вулканически активных гидротермальных средах на суше и на море существуют две возможности.

Некоторые микроорганизмы процветают в обжигающей, очень кислой среде горячих источников, подобных тем, которые сегодня встречаются в Исландии, Норвегии и Йеллоустонском национальном парке. То же самое касается глубоководных гидротермальных источников. Эти дымоходы образуются там, где морская вода вступает в контакт с магмой на дне океана, в результате чего образуются потоки перегретых шлейфов. Микроорганизмы, живущие рядом с такими шлейфами, побудили некоторых ученых предположить, что они являются местом рождения первых форм жизни на Земле.

Органические молекулы также могли образовываться в некоторых типах глинистых минералов, что могло бы создать благоприятные условия для защиты и сохранения. Это могло произойти на Земле в ее ранней истории или на кометах и астероидах, которые позже принесли их на Землю в результате столкновений. Это предполагает, что тот же самый процесс мог посеять жизнь на планетах в других частях Вселенной.

Из чего состоит жизнь на Земле?

Рецепт состоит из постоянного источника энергии, органических соединений и воды.

Солнечный свет обеспечивает источник энергии на поверхности, который управляет фотосинтезом. На дне океана геотермальная энергия поставляет химические питательные вещества, необходимые организмам для жизни.

Также важны элементов, важных для жизни . Для нас это углерод, водород, кислород, азот и фосфор. Но есть несколько научных загадок о том, как эти элементы оказались вместе на Земле. Например, ученые не ожидали, что планета, сформировавшаяся так близко к Солнцу, будет естественным образом включать углерод и азот. Эти элементы становятся твердыми только при очень низких температурах, которые существуют во внешней части Солнечной системы, а не ближе к солнцу, где находится Земля. Кроме того, углерод, как и золото, редко встречается на поверхности Земли. Это потому, что углерод химически чаще связывается с железом, чем с камнем. Золото также чаще связывается с металлом, поэтому большая его часть оказывается в ядре Земли. Итак, как туда попали небольшие количества, обнаруженные на поверхности? Мог ли аналогичный процесс развернуться и на других планетах?

Последний ингредиент вода. В настоящее время вода покрывает около 70% поверхности Земли, но сколько ее было на поверхности 4 миллиарда лет назад? Подобно углероду и азоту, вода с гораздо большей вероятностью войдет в состав твердых объектов, образовавшихся на большем расстоянии от Солнца. Чтобы объяснить его присутствие на Земле, одна из теорий предполагает, что класс метеоритов, называемых углеродистыми хондритами, образовался достаточно далеко от Солнца, чтобы служить системой доставки воды.

Каковы основные научные теории возникновения жизни?

Существует несколько теорий возникновения жизни на Земле. К ним относятся:

Жизнь возникла из первобытного бульона

Будучи аспирантом Чикагского университета в 1952 году, Стэнли Миллер провел знаменитый эксперимент с Гарольдом Юри, лауреатом Нобелевской премии по химии. Их результаты исследовали идею о том, что жизнь сформировалась в первозданном бульоне.

Миллер и Юри ввели аммиак, метан и водяной пар в закрытый стеклянный контейнер, чтобы имитировать то, что тогда считалось условиями ранней атмосферы Земли. Затем они пропускали через контейнер электрические искры, чтобы имитировать молнию. Вскоре образовались аминокислоты, строительные блоки белков. Миллер и Юри поняли, что этот процесс мог проложить путь молекулам, необходимым для возникновения жизни.

Теперь ученые считают, что ранняя атмосфера Земли имела химический состав, отличный от рецепта Миллера и Юри. Тем не менее, эксперимент породил новую научную область под названием пребиотическая или абиотическая химия, химия, предшествовавшая зарождению жизни. Это противоположно биогенезу, идее, что только живой организм может породить другой живой организм.

Посеянные кометами или метеорами

Некоторые ученые считают, что некоторые важные для жизни молекулы могут быть получены за пределами Земли. Вместо этого они предполагают, что эти ингредиенты пришли из метеоритов или комет.

«Коллега однажды сказал мне: «Гораздо проще построить дом из лего, когда они падают с неба», — сказал Фред Сьесла, профессор геофизических наук из Калифорнийского университета в Чикаго. Цисла и его коллега Скотт Сэндфорд из Исследовательского центра Эймса НАСА опубликовали исследование, показывающее, что сложные органические соединения легко образовывались в условиях, которые, вероятно, преобладали в ранней Солнечной системе, когда формировалось много метеоритов.

Метеориты

тогда могли служить космическими Mayflowers, которые доставляли молекулярные семена на Землю. В 1969 метеорит Мерчисон, упавший в Австралии, содержал десятки различных аминокислот — строительных блоков жизни.

Согласно экспериментальным результатам, опубликованным в 2001 году группой исследователей из Аргоннской национальной лаборатории, Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли,

кометы также могли предложить поездку молекулам, путешествующим автостопом. Показав, что аминокислоты могут пережить столкновение огненной кометы с Землей, команда укрепила идею о том, что сырье для жизни пришло из космоса.

В 2019 году группа исследователей из Франции и Италии сообщила об обнаружении внеземного органического материала, сохранившегося в отложениях возрастом 3,3 миллиарда лет в Барбертоне, Южная Африка. Команда предположила, что микрометеориты являются вероятным источником материала. Дополнительные такие доказательства были получены в 2022 году из образцов астероида Рюгу, доставленных на Землю японской миссией Хаябуса-2. Количество аминокислот, обнаруженных в образцах Рюгу, теперь превышает 20 различных типов.

Что такое хиральность и почему она важна с биологической точки зрения?

В 1953 году исследователи Калифорнийского университета в Чикаго опубликовали знаменательную статью в журнале Journal of Biological Chemistry , которая ознаменовала открытие концепции прохиральности, которая пронизывает современную химию и биологию. В документе описан эксперимент, показывающий, что хиральность молекул — или «рукость», во многом похожая на то, как правая и левая руки отличаются друг от друга, — управляет всеми жизненными процессами. Без хиральности большие биологические молекулы, такие как белки, не смогли бы образовать структуры, которые можно было бы воспроизвести.

Какие исследования происхождения жизни в настоящее время проводят ученые Калифорнийского университета в Чикаго?

Сегодня исследования происхождения жизни в Университете Чикаго расширяются. По мере того, как ученым удавалось находить все больше и больше экзопланет, то есть планет вокруг звезд в других частях галактики, вопрос о том, каковы основные ингредиенты жизни и как искать их признаки, обострился.

Лауреат Нобелевской премии Джек Шостак присоединился к факультету Чикагского университета в качестве профессора химии в 2022 году и возглавит новую междисциплинарную университетскую инициативу «Происхождение жизни» для координации исследований происхождения жизни на Земле. К инициативе присоединяются ученые из нескольких отделов Отделения физических наук, в том числе специалисты в области химии, астрономии, геологии и геофизики.

«Прямо сейчас мы получаем поистине беспрецедентные объемы данных: такие миссии, как Hayabusa и OSIRIS-REx, доставляют нам кусочки астероидов, что помогает нам понять условия, в которых формируются планеты, а новый телескоп НАСА JWST получает поразительные данные о солнечной системы и планет вокруг нас», — сказал профессор Чесла. «Я думаю, что мы добьемся огромного прогресса в этом вопросе».

Последнее обновление: 19 сентября 2022 г.

Мы одни? | В поисках жизни — Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы

Введение

Поиск жизни за пределами Земли на самом деле только начинается, но у науки есть обнадеживающий ранний ответ: в галактике много планет, многие из которых похожи на нашу.

Но то, чего мы не знаем, заполняет тома.

Наблюдения с земли и из космоса подтвердили существование тысяч планет за пределами нашей Солнечной системы. Наша галактика, вероятно, содержит триллионы. Но пока у нас нет доказательств существования жизни за пределами Земли. Легко ли начинается жизнь в космосе и обыденна ли она? Или это невероятно редко?

Насколько велика галактика Млечный Путь? Совершите прыжок на световые годы, путешествуя по нашей галактике. Видео предоставлено: NASA/JPL-Caltech.

Больше вопросов, чем ответов

За тысячи лет, что человечество созерцало космос, мы первые, кто точно знает одну вещь: звезды за пределами нашего Солнца изобилуют планетами. Они бывают разных видов, и большая часть из них размером с Землю. Однако, как и на большинство научных вопросов, получение ответа на этот просто порождает новые вопросы: на какой из этих экзопланет есть какая-либо форма жизни? Как быстро начинается жизнь? И как долго это длится?

Мы одни?

Как НАСА ищет жизнь во Вселенной?

Жизнь во Вселенной: каковы шансы?

Что снаружи? Небо экзопланеты до сих пор

Жизнь в нашей Солнечной системе? Познакомьтесь с соседями

Мрамор в небе: охота за другой землей

Среди триллионов планет мы «один дома?»

Жизнь во Вселенной: каковы шансы?

Что снаружи? Небо экзопланеты до сих пор

Жизнь в нашей Солнечной системе? Познакомьтесь с соседями

Искатели

Мрамор в небе: охота за другой землей

Концепт этого художника позволяет представить, каково было бы стоять на поверхности экзопланеты TRAPPIST-1f, расположенной в системе TRAPPIST-1 в созвездии Водолея, по состоянию на февраль 2017 года.

Где все?

Жуткая тишина Вселенной имеет свое название – «парадокс Ферми». Физик Энрико Ферми лихо задал вопрос: «Где все?» Даже при малых скоростях миллиарды лет существования Вселенной дают достаточно времени разумным, технологичным формам жизни, чтобы пересечь галактику. Почему же тогда космос такой тихий?

Между тем, открытия экзопланет за последние два десятилетия заполнили несколько условий в широко обсуждаемом уравнении Дрейка — цепочке чисел, которая однажды может сказать нам, сколько разумных цивилизаций мы можем ожидать найти. Большинство его условий остаются пустыми — доля планет с жизнью, с разумной жизнью, с поддающимися обнаружению технологиями, — но само уравнение предполагает, что однажды мы сможем найти ответ. Это кажется немного более обнадеживающим, чем молчание Ферми.

Мы стоим на распутье в поисках жизни. Мы нашли тысячи планет в нашей галактике Млечный Путь, большая часть из них размером с Землю и вращается в «обитаемых зонах» своих звезд — расстоянии от звезды, на котором может существовать жидкая вода на поверхности.