Yaşam sınırı nerede
Kara delik fotoğraflarının tüm dünyada popüler olduğu şu anda, evrendeki yaşamın keşfi ve kavrayışı birçok insanın ilgisini yeniden ateşledi.
Göz kamaştırıcı galaksi her zaman insanları düşündürür ve sessiz gece gökyüzü çoğu zaman insanları düşündürür. Batı'daki savaş tanrısı Mars olarak adlandırılan Mars, Çin'de "Linghua" olarak adlandırılır ve insanların yaşama sahip olduğu tahmin edilen en olası dünya dışı gezegenlerden biridir.
Mars görüntüleme haritası (resim kaynak ağı)
Mars Rover Valor (resim kaynağı ağı)
Mars'ta gerçekten hayat var mı? Yaşam formları neye benzer?
Mars ortamı yüksek radyasyon ve düşük sıcaklıktır (yüzeyde yaklaşık 14 ° C) ve su, inorganik tuzlar açısından zengin (yüksek tuzlu ortam), düşük oksijen veya oksijensiz gibi aşırı ortamlar içermelidir. Bu ekstrem ortamda insanların hayatta kalması imkansız, öyleyse ne tür yaşam formları var olabilir?
Öncelikle dünya dışı yaşamın gizemini yukarıda belirtilen aşırı ortamlarda yeryüzündeki yaşam formlarını anlayarak ortaya çıkaralım.
Aşırı çevre ve ekstremofiller
Aşırı ortam, yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, yüksek tuz, yüksek alkali, yüksek asit, yüksek basınç, yüksek radyasyon ve diğer ortamlar gibi sıradan yaşam formlarının yaşayamayacağı ortamı ve bu zorlu ve çorak ortamda iyi yaşayabilen mikroorganizmaları ifade eder. Aşırı mikroorganizmalar olarak adlandırılan bu aşırı mikroorganizmalar, yaşam faaliyetlerinin sınırını temsil eder.
Mars benzeri bir ortamda yeryüzündeki yaşam
Yüksek Radyasyon Ortamında Dünyadaki Yaşam
Genel olarak, radyasyon, yüksek enerjili parçacık akışları dahil iyonlaştırıcı radyasyonu ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon arasında daha yüksek enerjili UV radyasyonunu ifade eder. Radyasyonun zararı, DNA çift sarmalları ve proteinler gibi büyük moleküler yapılara zarar vermektir ve bu hasar, yaygın hatalı biçimlendirilmiş fetüsler gibi yavrulara da geçebilir. Genel olarak konuşursak, insanlar 5 Gray radyasyonu altında (radyasyon yoğunluğunun bir ölçü birimi) sadece bir saat hayatta kalabilir.Hiroşima ve Nagazaki'deki atom bombalarının radyasyon eşdeğeri 10 Gray ve Çinli bilim adamları Sincan'da bunu yapabilen bir bitki buldular. Radyasyona toleranslı mantarlar, 10.000 Gray ile 30.000 Gray arasında değişen yüksek yoğunluklu radyasyon altında hayatta kalabilirler.Bu keşif, şüphesiz havacılık alanı için önemli teorik araştırma değeri sağlar.
Çinli bilim adamları tarafından keşfedilen radyasyona dayanıklı mantarın elektron mikroskobu görüntüsü (literatürden bir resim)
Düşük Sıcaklık ve Yüksek Sıcaklık Ortamında Dünyadaki Yaşam
Psikrofilik mikroorganizmalar, 0 ° C veya altında büyümeye adapte edilmiştir ve optimum büyüme sıcaklıkları 15 ° C'nin altında ve en yüksek büyüme sıcaklığı 20 ° C'nin altındadır. Çoğunlukla dünyanın kuzey ve güney kutuplarında, buz mahzenlerinde, karla kaplı dağlarda, derin denizlerde ve tundra bölgelerinde dağılırlar.Heterotrofik kabarcık üreten bakteriler sadece buz denizinde ve buz denizinin yakınındaki çevrede bulunur. Diğer bakteri Polaromonas Vacuola ta, 4 temperature optimum büyüme sıcaklığına sahiptir ve 10 'dan yüksekse büyüyemez.
Termofilik mikroorganizmalar, optimum büyüme sıcaklığı 45 50 'den yüksek ve optimum büyüme sıcaklığı 80'nin üzerinde olan mikroorganizmaları ifade eder. Alman bilim adamları, 110 ° C'nin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda yaşayabilen bir denizaltı yanardağının havalandırma deliğinde bir arkael bakteri keşfetti.Optimum sıcaklık 98 ° C'dir ve 84 ° C'ye düştüğünde büyümeyi durdurur. En çok bilinen termal ortam, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Yellowstone Milli Parkı'dır. Mikroorganizmalar, kaynama noktasına yakın kaynaklarda hala mevcuttur veya parkta aşırı asidiktir. Ürettikleri pigmentler, yayların farklı renkler göstermesini sağlayarak eşsiz güzel bir manzara oluşturur. .
Yellowstone Milli Parkı, ABD (İnternetten resim)
Yüksek tuz ortamında yeryüzünde yaşam
Yüksek tuzlu ortam, deniz suyu konsantrasyonundan daha yüksek tuzluluk oranına sahip su ve toprak gibi ortamları ifade ederken, insan normal tuzlu su (NaCl) konsantrasyonu yalnızca% 0,9'dur.% 30'luk bir tuz konsantrasyonunda bile büyüyebilen son derece halofilik arkeler olan bir tür mikroorganizma vardır. Hücrelerdeki su içeriğini korumak için, aşırı halofilik arkealar, NaCl'nin doygunluk konsantrasyonuna yakındır.Hücrelerde hücre dışı hipertonik ortama karşı savaşmak için büyük miktarda tuz iyonu (çoğunlukla potasyum iyonları) biriktirerek bu yaşam formlarının Yüksek tuzlu ortamda büyür.
Bazı aşırı halofilik arkealar, dengesiz beslenme koşullarında vücutta enerji ve karbon kaynağı malzemeleri biriktirebilir ve bunları besinler yetersiz olduğunda kendi büyümelerini ve çoğalmalarını desteklemek için kullanabilir.Diğer aşırı halofilik arkealar, hücre zarındaki moru kullanabilir. Zar, kendi yaşam aktivitelerini sürdürebilmesi için güneş ışığının varlığına bağlı olarak en basit biyolojik fotosentezi gerçekleştirir.Bu aynı zamanda çevre ile etkileşimde zamanla ortaya çıkan uyarlamalı bir mekanizmadır. Halofilik arke ve halofilik alglerin çoğu pigment üretebilir, bu nedenle bazı deniz suyu ve iç göller kırmızı görünür.
Hiller Gölü, Avustralya (İnternetten alınan resim)
Anaerobik ortamda Dünya'da Yaşam
Anaerobik bakteriler genellikle sadece düşük oksijen koşullarında büyüyebilen, ancak ortamda hava (% 18 oksijen) ve / veya% 10 karbondioksit konsantrasyonu altında çoğalamayan bir bakteri türü olarak kabul edilir. Oksijen tolerans derecesine göre Basitçe ikiye ayrılır: lunaria gibi aşırı anaerobik bakteriler, anaerobik koşullar için yüksek gereksinimleri vardır ve klinik olarak izole edilmesi zor olan 10 dakika boyunca havaya maruz kaldıktan sonra ölürler; Bacteroides fragilis gibi orta düzeyde anaerobik bakteriler ve diğer klinik izolasyonlar Yaygın anaerobik bakteriler, irin çıkarıldıktan sonra 60 ila 90 dakika veya 72 saat havaya maruz kaldıktan sonra hala izole edilebilir; Clostridium histolyticum gibi aerobik bakteriler, anaerobik koşullar altında iyi büyür, ancak aerobik koşullar altında iyi gelişmez. .
Belki de en aşina olanı yoğurttaki laktik asit bakterileridir. Ek olarak, bazı anaerobik mikroorganizmalar da ağız kokusunun veya diğer bağırsak hastalıklarının suçlularıdır. Anaerobik mikroorganizmalar, çeşitli azot içeren ve nitrojen içermeyen organik madde ve doğadaki CO2 dahil olmak üzere çok çeşitli substratlar kullanabilir. Azot ve karbon gibi elementlerin küresel biyokimyasal döngüsünde çok önemli bir rol oynarlar.Akıllı yaşamdan önce zorlu ortamlarda var olabilirler.
Laktik asit bakterilerinin elektron mikrografı (Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden resim kaynağı)
Dünya dışı yaşamı hayal edin
Ekstrem ortamlardaki mikroplar, çeşitli ekstrem ortamlara direnme yeteneğine sahiptir. Örneğin, Çinli bilim adamları tarafından keşfedilen radyasyona dayanıklı mikroorganizmalar, özellikle radyasyona dayanıklı mantarlar, ağır metallere (kurşun, krom, kobalt, nikel ve bakır gibi), ultraviyole ve Toksik organiklere, kuraklığa ve tuza dayanıklıdır ve ağır metalleri zenginleştirme, dönüştürme ve salma işlevlerine sahiptir.Son zamanlarda, optimum büyüme sıcaklığı 10 ~ 103 veya hatta 105 kadar yüksek olan hipertermofiller olduğu bulunmuştur. Anaerobik bakteriler, Antarktika'da çoğalabilen psikrofilik anaeroblar ve zorunlu anaerobik fermantasyonda% 2-25 tuz konsantrasyonunda büyüyebilen halofilik bakteriler de bulunmaktadır.
Bu ekstrem ortamlardaki mikroorganizmalar, düşünmemiz için bent kapılarını açtılar.Dünya üzerindeki Mars benzeri ortamdaki mikropların anlaşılmasıyla, Mars'ta benzer bir ortamda yaşayan dünya kadar renkli mikrobiyal kaynaklar var mı? Onlar da dünyayı deneyimliyor mu? Yaşamın evrimi süreci ve bu mikroorganizmalar, tıpkı dünyanın ilk zamanlarında alglerin ve siyanobakterilerin öncü yaşamları gibi Mars'ın çevresini de değiştiriyor, Mars'ı birden fazla yaşam formunun varlığına daha uygun hale getiriyor mu? Hayal gücünün kanatlarını açalım ve dünyanın dışındaki yaşamı birlikte keşfetmek için uçsuz bucaksız evrene gidelim!
Kaynak: Mikrobiyoloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
