Экстремофилы: секреты выживания в аду и холоде

Представьте место, где невозможно дышать, вода закипает или, наоборот, превращается в лёд, а вокруг ни одного растения. Для нас это ад, а для кого-то — уютный дом. Знакомьтесь: экстремофилы — существа, которые плюют на правила выживания и прекрасно чувствуют себя там, где любая другая жизнь рассыплется в пыль. От вулканов до ледяных пустынь — у них есть свои секреты.

Земля огромна и разнообразна. Палящее солнце пустынь, ледяной плен Антарктиды, ядовитые кислотные озёра. Казалось бы, где-где, а тут жизни быть не может. Но она есть. И не просто теплится, а процветает. Удивительно, правда?

Мы, люди, без скафандра или тёплой одежды в таких местах долго не протянем. А для этих уникумов экстремальные условия — норма. Их так и назвали — экстремофилы, любители крайностей.

Что необходимо для возникновения жизни?

Давайте начистоту: любой живой организм — существо привередливое. Ему позарез нужны вода (или другой растворитель), энергия и стройматериалы — белки, жиры, углеводы и ДНК. Без этого ни роста, ни размножения. Экстремофилы не исключение, но они научились добывать всё это там, где, кажется, нет ничего.

Но просто выживать мало. Нужно ещё и комфорт себе создать. Это как жить в Заполярье: еду и воду ты как-то найдёшь, но без тёплой шубы будет очень тоскливо. Эволюция экстремофилам такие «шубы» и выдала.

Как организмы живут в холоде?

Пингвины — мастера выживания в холоде. Они не могут связать себе свитер, зато природа наградила их уникальной кровеносной системой. Вены у них обёрнуты вокруг артерий, так что тёплая артериальная кровь греет холодную венозную, возвращающуюся от лапок. Хитро, да? А когда пингвин ныряет в ледяную воду, его сердце бьётся медленнее — на 15%. Экономит энергию, чтобы тратить её на обогрев. Перья у них и те перекрещиваются, создавая непродуваемый панцирь.

Белые медведи, тюлени и песцы тоже не лыком шиты — густой мех и повышенное тепловыделение творят чудеса.

Но есть и микроскопические «моржи» — психрофилы, любители стужи. Бактерии, например, выделяют специальное сахаристое желе — экзополисахариды. Это их личный биологический пуховик. А некоторые грибы и бактерии производят настоящий антифриз! Эти белки не дают воде внутри клеток замёрзнуть и разорвать их изнутри. Представляете, у них есть внутренний «незамерзай».

Как организмы живут при сильной жаре?

А теперь перенесёмся в пекло. Термофилы — любители жары — обитают в пустынях, у вулканов и в кипящих источниках. Их главный навык — умение удерживать воду.

Возьмём верблюда. Он может не пить месяцами! И вопреки мифам, воду он хранит не в горбах (там жировой запас на чёрный день), а в крови. Его эритроциты запасают влагу как супергубки, а густая шерсть не даёт потеть и терять драгоценные капли.

Кактусы обзавелись колючками вместо листьев, чтобы не испарять воду, и тонкими, но длинными корнями, чтобы собирать воду с огромной площади после редких дождей. Микроорганизмы в пустыне поступают проще: они впадают в анабиоз на весь засушливый год и просыпаются только с дождём.

Но самые крутые — гипертермофилы. Они живут прямо в гидротермальных источниках на дне океана, где вода раскалена до 122°C! Их клеточные мембраны настолько гибкие, что позволяют кипятку свободно проходить сквозь них, не повреждая клетку. Например, бактерия Methanopyrus kandleri чувствует себя там как в спа.

Где же они берут еду на такой глубине? Никакого фотосинтеза. Эти микробы — хемосинтетики. Они добывают энергию из химических реакций с серой, железом, метаном или водородом, которые в изобилии встречаются вокруг.

Где еще может выжить жизнь?

На Земле полно и других «горячих точек». Например, Мёртвое море с его чудовищной солёностью или кислотные озёра возле шахт. Вода там может растворять металлы — смертельный коктейль. Но ацидофилы (любители кислоты) вроде Acetobacter aceti чувствуют себя прекрасно. Они просто откачивают лишние протоны (ионы H+) изнутри или делают свои белки чуть более щелочными, чтобы нейтрализовать среду. Любители щёлочи, наоборот, закачивают протоны внутрь.

Жизнь находят даже в кромешной тьме, на глубине 10 км под землёй или в скальных породах африканских золотых шахт. Без солнца, без воздуха, под чудовищным давлением.

Заключение

Прочитав это, трудно не воскликнуть: «Жизнь может приспособиться к чему угодно!». Именно эта мысль не даёт покоя астробиологам. Если на Земле организмы живут в таких адских условиях, почему бы им не существовать на Марсе, Европе или где-то ещё? Вода, источник энергии — и вот уже готова среда для обитания.

Конечно, сложные животные вряд ли выживут в кислотном озере. Но микроорганизмы — да. Изучая экстремофилов, учёные пытаются разгадать код выживания, чтобы понять, где и как искать братьев по разуму во Вселенной. Ведь вряд ли мы единственные, кто додумался «носить свитер», пусть даже биологический.