Виртуална микробна клетка подсказва, че метаногени могат да колонизират много екзопланети

Виртуален модел на сферична метаногенна микробна клетка показа, че организми, произвеждащи метан, биха могли да възникнат на широк спектър от екзопланети и да променят състава на техните атмосфери. Това откритие може да стане ориентир при търсенето на биосигнатури в далечния Космос.

Учени са „пуснали“ в симулация опростен виртуален организъм на хипотетична екзопланета и са следили как различни размери, жизнени цикли и екологични взаимодействия влияят на газовия баланс. Според скорошно проучване, публикувано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, този метод дава прагматични прогнози за това как животът може да се прояви чрез атмосферни следи.

От клетка към атмосфера

Екипът е конструирал базов модел на сферична метаногенна клетка и е тествал нейното поведение в разнообразни среди — от планети с океани като Земята до хипотетични гиганти с глобални океани и богати на водород атмосфери, описвани като „хикеански планети„. Резултатите показват, че присъствието и конкретните характеристики на метаногените силно влияят на нивата на водород и метан в атмосферата.

Проучването подчертава, че прогнозирането на въздействието на метаногените върху околната среда може да помогне на астрономите да разпознават потенциални биосигнатури — доказателства за живот, доловими от спектрални наблюдения на атмосфери извън Слънчевата система.

Обратният подход — от модел на живот към планета

Този метод обръща традиционната логика. Вместо да предполагат какъв вид живот може да съществува на даден свят, учените започват с универсален, опростен клетъчен модел и го поставят в различни биосфери, за да видят какви следи би оставил той. Арвен Никълсън, астрофизик от университета в Ексетър и ръководител на изследването, обяснява: „Това е един вид правдоподобен живот, който не е силно ограничен от земните условия„. „Можем да го поставим в различни среди и да видим какви други ефекти има.“

Никълсън допълва, че моделът е „обобщена представа за това какво би правила биологията в общи линии. Можем да я приложим на различни места, за да започнем да получаваме прогнози за биосигнатури за различни планети или за да разберем какво виждаме с телескопите„.

Защо метаногени?

Метаногените са привлекателен обект за моделиране, защото могат да използват химическа енергия чрез хемосинтеза и не зависят от слънчева светлина. Никълсън напомня, че „възможно е първите форми на живот на Земята да са били именно метаногени, процъфтявали преди около четири милиарда години, когато на нашата планета е имало много по-малко кислород. Тези микроби съществуват и днес в голямо разнообразие от екологични ниши.“

Екипът посочва още: „Знаем, че ранната биосфера на Земята е имала този голям компонент, който е произвеждал и консумирал метан„, каза Никълсън. „Това ни дава отправна точка за изследване на други планети. Това е реакция, за която знаем, че работи. Работи на Земята и се смята, че може да работи и в среди, много различни от земните.“

Следите на живота — ясни, но не уникални

Проучването отбелязва, че животът може да „изтрие„ абиотичните аспекти на средата, като трансформира състава на газовете по начини, които са потенциално откриваеми. „Екипът също така предполага, че конкуренцията за ресурси на извънземни светове вероятно би облагодетелствала по-малки и по-дълголетни метаногени“, пишат авторите, което би повлияло на дългосрочната биосфера и следите, които оставя.

В същото време моделът предупреждава за ограничения: различни форми живот могат да произвеждат една и съща биосигнатура. „В океана може да има различни форми на живот, но те биха изглеждали еднакво по отношение на биосигнатурата„, каза Никълсън. „Може да имате тънък слой водорасли, покриващ целия океан, или малка амеба, или нещо друго. Това ми се стори доста интересно. Почти ни освобождава от правенето на твърде много предположения за това как би изглеждал извънземният живот, защото как бихме могли да знаем?“

Следващи стъпки и реалистични очаквания

Никълсън и колегите ѝ планират да разширят модела и към опростени клетки на фотосинтезиращ живот, за да прогнозират тяхното въздействие върху различни екзопланети. Целта е да се улесни разграничаването между истински биосигнатури и сложна атмосферна химия от геоложка дейност.

Екипът също напомня за възможността да открием ясни газови следи от живот, но да не можем никога да разберем конкретната му форма. „Не живеем в научна фантастика„, коментира Николсън. „Научната фантастика е супер яка. Аз също я обичам. Но реалността е, че търсим обитаема планета като нашата. Ако открием нещо, това ще бъдат форми на живот, вкоренени в техния свят, точно както ние сме вкоренени в нашия.“

Тази методика дава на астробиологията прагматичен инструмент: вместо да рисуваме екзотични образи на непознат живот, можем да търсим неговите ефекти върху атмосферата — и да знаем какво точно да търсим.