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新的研究揭示了地球上的生命能量较低极限

由澳门银河手机app的研究人员领导的一个国际研究小组发现,埋在泥沙海底以下的微生物可以在比以前已知的支持生命的能量更少生存。该发现有助于理解地球上生命的极限,对生活在别处的潜在影响。

2020年8月5日

覆盖海底海洋沉积物估计含有生命的丰盈。图片来源:jefferey马洛,波士顿大学
覆盖海底海洋沉积物估计含有生命的丰盈。图片来源:jefferey马洛,波士顿大学

这项研究成果发表在杂志 科学的进步从海底以下使用数据来构建划分海洋到几十万单独的网格单元的创新模式。则子海底生物圈的全球画面组装,包括关键生命形式和生物地球化学过程。 

因为在1990年的“深部生物圈”的发现,科学家们探索地球的地表显露在它生活的程度和特征。演习用于深入渗透大洋基岩。然后样品被带到地球表面,并使用基因测序和显微技术检测和表征生命形式分析。奇怪的是,科学家们从深海沉积物分析的几乎每一个样品中检测到的生活。

阿尔文,载人深海潜水研究拍摄的照片,在2014年信贷以沉积岩心在多拉多露头洋底:杰夫小麦,NSF OCE 1130146,和国家深潜设施。
阿尔文,载人深海潜水研究拍摄的照片,在2014年信贷以沉积岩心在多拉多露头洋底:杰夫小麦,NSF OCE 1130146,和国家深潜设施。

了解能量是如何用于支持生命

通过包含在地球上的生物和化学反应的速率深部生物圈的分布和碳和微生物生命的数据相结合,研究人员能够确定单个微生物细胞的“权力”消费 - 换句话说 - 的速度他们利用能量。地球上所有生命不断消耗能量以保持活性,维持代谢,并执行基本功能,例如生长,以及修理和更换的生物分子。 

结果表明,海底以下的微生物存活下来用少得多的能量比以往任何先前已被证明支持任何形式的生命在地球上。通过拉伸生命的可居住边界包括较低的能源环境,调查结果可以告诉未来研究地点,时间和生命是如何产生的敌对早期地球,并在那里生活可能会在太阳系的其它位置。

在太阳系的其他地方生活的影响 

博士詹姆斯·布拉德利,讲师在环境科学玛丽说:“当我们想到地球上生命的本性,我们倾向于认为对植物,动物,显微藻类,以及对地球表面繁荣的细菌和海洋中 - 不断激活,生长和繁殖。但在这里,我们表明,微生物的整个生物圈 - 因为许多细胞中包含的所有地球上的土壤和海洋,几乎没有足够的能量来生存。许多人在大部分不活动状态只是存在 - 不发展,不分裂,而不是发展。这些微生物使用比我们以前认为是可以支持地球生命的能量更少。

“大约100瓦的功率一般人的使用 - 这意味着他们烧每秒大约100焦耳的能量。这大致相当于一个吊扇,一个缝纫机,或两个标准灯泡的功率。我们计算出被困在深海沉积物中微生物的平均生存上比人类的五十数十亿十亿倍的能量少“。

扬修改,该中心在南加州大学暗能量生物圈调查(C-德比)的主任,该研究的共同作者,他表示:“在海床下的生活以前的研究 - 并且已经有许多好的 - 主要集中在谁在那里,又有多少它的存在。现在我们更仔细地生态问题:它是什么做的,它有多快干什么呢?感悟人生的功率限制规定了在地球上和其他微生物的生命的重要基础“。

人们对什么是生活的问题 

调查结果提高我们什么是生命的定义基本问题,以及地球上生命的极限,和其他地方。有了这样很少的能量,这是不可能的微生物也能复制或分裂,而是使用这种能量微乎其微量“维护” - 更换或修理的损坏的部件。这是可能的,因此,许多微生物在海底下了巨大的深度发现了从人口是居住前浅海岸设置数千到数百万的年残余。

不像地球表面上的有机体,其在短(每日和季节性)操作根据太阳时间尺度,则很可能的是,这些深深埋微生物存在于更长的时间尺度,如板块的运动,和改变在海洋氧水平和流通。 

研究还对微生物如何与发生深处海底的化学过程的互动揭示光。同时氧气提供能量的最高量,微生物,它是在以压倒多数供不应求 - 存在于少于三个每沉积物的百分之。

潜在的其他星球上的生命

没有氧气的沉积物,但是,是更加普遍,通常含有由生成甲烷获得能量的微生物 - 一种有效的温室气体。尽管是几乎无效的,包含在地球的海洋沉积物微生物细胞是如此众多,而生存在这样的非常长的时间尺度,他们作为地球上的碳和养分循环的重要驱动力 - 即使在影响地球大气中二氧化碳的浓度数千到数百万年。 

“研究呼叫的质疑调查结果不只是自然和地球上的生命的极限,但在其他地方在宇宙中,”博士补充布拉德利。 “如果生活确实在火星或木卫二例如存在,也极有可能投靠这些能量有限的行星体的地下。如果微生物只需要电力的几个zeptowatts生存,有可能是现存生命,蛰伏已久,但在技术上还“活着”的残余势力,他们的冰面之下“。

尽管是在投持续的黑暗,从最营养源切断,并受到极度高温和压力下,地球的地表下,估计含有生命的丰盈。估计微生物的15至23十亿吨住在这里 - 数百次地球上每个人的总重量。覆盖海底海洋沉积物中包含此深生活的显著部分。

更多信息

研究论文: 学家一个。布拉德利,桑德拉·阿恩特,J。页。修改,即burwicz,一。 W上。山谷,米。爱格,d。即larowe, Widespread能量限制生活在全球海底以下的沉积, 科学的进步 (2020年)。

媒体信息,请联系:

保罗·乔丹
教员通信管理器(HSS)
电子邮件: p.jordan@qmul.ac.uk
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