11 Minute
O descoperire neașteptată sub Oceanul Pacific rescrie idei despre locurile în care viața poate supraviețui. Cercetători care au examinat vulcani de noroi din apropierea Fosei Marianelor au adus la suprafață un noroi serpentinit complet albastru de la aproape 3.000 de metri adâncime și au găsit urme moleculare intacte ale celulelor vii — într-un amestec atât de alcalin încât ar arde pielea umană.
De ce a atras atenția acest noroi albastru
Mostrele au fost recuperate în timpul expediției R/V Sonne SO292/2 din 2022. Palash Kumawat și colegii săi au analizat două dintre cele nouă carote, iar în secțiunea cea mai profundă a uneia dintre carote au identificat un strat dominat de serpentinit cu cristale vizibile de brucită — minerale care conferă materialului culoarea albastru-electric atunci când sunt protejate de contactul cu apa de mare. La niveluri mai puțin adânci, unde apa de mare a percolat, albastrul s-a estompat pe măsură ce brucita se dizolva și chimia locală se modifica.
Ceea ce a surprins cel mai mult a fost compoziția chimică: noroiul a înregistrat un pH extrem de ridicat, în jurul valorii de 12, făcându-l unul dintre cele mai alcaline medii naturale cunoscute. Este un habitat sărac în nutrienți și cu foarte puțin carbon organic — un loc în care, în mod convențional, te-ai aștepta cel mai puțin să găsești viață. Cu toate acestea, echipa a detectat lipide bacteriene și arhaelene — grăsimi care formează membranele celulare — păstrate într-o stare remarcabil de intactă în interiorul stratelor de serpentinit.
Descoperirea noroiului serpentinit albastru în contextul Fosei Marianelor oferă informații esențiale pentru geobiologie: culoarea, mineralogia și semnăturile moleculare combinate arată că există buzunare protejate, cu energie geochimică disponibilă, capabile să susțină comunități microbiene în condiții extreme de alcalinitate.
Cum supraviețuiesc microbii într-o lume caustică
Sisteme pe bază de serpentinit se formează prin reacții geochimice lente numite serpentinizare, prin care minerale ultrabazice reacționează cu apa și generează hidrogen molecular (H2) și ridică pH-ul. Aceste condiții favorizează ecosisteme chemosintetice — comunități care obțin energie din reacții chimice, nu din lumină solară. În cazul noroiului albastru analizat, lipidele detectate sugerează existența unor comunități care metabolizează metanul (metanotrofi) și reduc sulfați (sulfat-reducători), generând ca produs secundar sulfid de hidrogen (H2S).
Procesele biochimice pot include oxidarea metanului anaerobă (AOM), metanogeneza sau metabolisme mixte în care hidrogenul serveste ca agent redox. Lipidele membranare conservate pot indica fie populații vii, fie comunități recent active, adaptate la valori extreme de pH și la concentrații foarte scăzute de carbon organic.
Florence Schubotz, geochimist-organic de la Universitatea din Bremen și coautoare a cercetării, subliniază: 'Este cu adevărat incitant să obținem perspective asupra unui asemenea habitat microbian, pentru că suspectăm că viața primordială ar fi putut apărea tocmai în astfel de medii.' Prezența lipidelor de membrană intacte este un indiciu puternic al existenței unor populații microbiene adaptate și poate indica activitate biologică recentă.
Deși studii anterioare au inferat prezența microbilor consumatori și producători de metan în sisteme asemănătoare, această lucrare oferă dovezi moleculare directe din noroiul dens de serpentinit, extinzând astfel intervalul de adâncime și densitate în care astfel de forme de viață pot exista. Acest aspect este relevant pentru ecologia microbiană, geoecologie și modelarea biosferei adânci.
Ce ne spune această descoperire despre biosfera profundă a Pământului
Viața de sub fundul mării poate reprezenta aproximativ 10–15% din biomasa Pământului și joacă un rol major în ciclurile pe termen lung ale nutrienților și carbonului. Totuși, majoritatea acestei biosfere rămâne neexplorată. Găsirea biomarkerilor păstrați în noroi serpentinit alcalin arată că ecosisteme microbiene complexe pot persista în buzunare protejate de apa de mare și alimentate exclusiv prin energie geochimică.
Motivele pentru care aceste comunități pot supraviețui includ: disponibilitatea hidrogenului ca sursă de electroni, prezența metanului ca substrat, și existența unor micro-niche-uri unde interacțiunile rocilor și fluidelor limitează degradarea organicului. În plus, mineralogia (prezența brucitei, de exemplu) poate ajuta la fixarea unor componente chimice și la stabilizarea unor compuși organici sensibili la pH extrem.
Din datele echipei reiese și existența unor tranziții ecologice abrupte: cercetătorii au observat o schimbare clară în tipurile de organisme între sedimentele pelagice care acoperă fundul oceanului și noroiul serpentinit profund de dedesubt. Această limită apare ca o tranziție bruscă de la comunități influențate de apa de mare și aportul pelagic de materie organică la ecosisteme gazdă ale rocilor, cu biocenoză adaptată la condiții vechi și izolate.
În termeni de paleobiologie și biogeochimie, astfel de frontiere ecologice sunt importante pentru a înțelege modul în care energia geologică susține cicluri biogeochimice la scară mare, în absența fotosintezei.
Expediție, metode și implicații pentru studiile despre originea vieții
Cercetarea combină recoltarea atentă a carotelor din vulcanii de noroi la adâncimi mari, analize mineralogice pentru identificarea serpentinitului și a brucitei, și geochimie organică pentru izolarea lipidelor de membrană. Metodele analitice tipice includ difracția de raze X (XRD) pentru determinare minerală, microscopie electronică pentru morfologie și compoziție, cromatografie în fază gazoasă și lichidă cuplată cu spectrometrie de masă (GC-MS, LC-MS) pentru profiling de lipide, și analize izotopice stabile pentru a diferenția semnături biotice de cele abiotice.
Biomarkeri ca lipidele sunt indicatori robuști pentru bacterii și arhee; conservarea lor într-un mediu cu pH ridicat și conținut scăzut de carbon organic este remarcabilă, deoarece apa alcalină tinde să hidrolizeze și să degradeze moleculele organice. Prezența lor sugerează mecanisme de protecție în matricile minerale (de exemplu, adsorbție pe suprafețe minerale sau încorporare în micro-porozități) care limitează degradarea.
Din punct de vedere al originii vieții, habitatele găzduite de serpentinit sunt candidați principali pentru scenarii în care chimia prebiotică s-ar fi putut transforma treptat în metabolism primitiv. Serpentinizarea produce hidrogen și compuși reduși, creează gradienți redox și poate concentra compuși organici—toate condiții favorabile reacțiilor chimice care pot conduce la sinteza moleculară complexă. Dacă microbii simpli trăiesc astăzi în aceste nișe alcaline bogate în metan, medii similare de pe Terra timpurie sau în subsolul altor corpuri planetare (de exemplu, Marte, Europa, Enceladus) ar fi putut oferi ferestre geochimice pentru apariția vieții.
Implicațiile sunt interdisciplinare: geologi, geochimiști, microbiologi, astrobiologi și modelatori ai biosferei trebuie să colaboreze pentru a integra datele din astfel de stații naturale într-un cadru coerent despre habitabilitate și evoluția timpurie a metabolismelor.
Pași viitori și cercetări în curs
Kumawat și colaboratorii plănuiesc să extindă eșantionarea la mai mulți vulcani de noroi, să combine datele de lipide cu studii de ADN și de celulă unică și să ruleze experimente de laborator care simulează condițiile de pH ridicat și cu conținut scăzut de organic găsite în carote. Aceste experimente ar putea include culturi izolate sau microcosme în care microorganismele din probe sunt supuse unor condiții controlate de temperatură, presiune, pH și availability de electroni.
Obiectivele principale sunt:
- Să coreleze biomarkerii moleculari cu datele genetice (metagenomică și trancriptomică) pentru a confirma identitatea taxonomică și potențialele rute metabolice.
- Să identifice mecanismele biochimice sau fiziologice prin care membranele și căile metabolice rămân funcționale la pH extrem.
- Să cartografieze variabilitatea spațială și temporală a habitatelor serpentinite, pentru a estima cât de frecvente și extinse sunt aceste nișe în scoarța oceanică și în mantaua superioară.
În plus, colaborările interdisciplinare cu specialiști în astrobiologie vor ajuta la definirea semnalelor care ar trebui căutate în misiuni planetare viitoare, precum detectarea lipidelor sau a altor biomarkeri în probele de regolit marțian sau jeturile de gheizere ale sateliților glaciari.
Analiză tehnică și perspective științifice
Dintr-o perspectivă tehnică, păstrarea lipidelor în matrici serpentinite ridică întrebări privind cinetica degradării organice la pH înalt și rolul interacțiunii mineral-organic în stabilizarea acestor compuși. Modele termodinamice și cinetice pot fi dezvoltate pentru a estima ratele de degradare și pentru a evalua cât timp pot persistă biomarkerii în diferite condiții geochimice.
Pe plan ecologic, este esențial să definim tranziturile funcționale dintre comunitățile pelagice și cele hostate de roci: ce rata de schimb de materie organică există între aceste lumi; care sunt sursele de electroni și accepțiori în fiecare compartiment; și cum răspund comunitățile la perturbări precum influxuri bruște de fluid sau modificări tectonice.
Datorită relevanței pentru originile vieții, astfel de studii contribuie la construirea unor ipoteze testabile privind tranziția de la chimie prebiotică la metaboliți catalizați biologic. Laboratoarele care reconstruiesc condiții de serpentinizare pot testa sinteze abiotice de compuși organici ca acizi grași, aminoacizi sau nucleotide precursoare, și pot evalua dacă mineralele din aceasta clasă catalizează sau protejează macromoleculele emergente.
Comentariu de la experți
Dr. Leah Moreno, astrobiolog la Institute for Planetary Science, comentează: 'Aceste descoperiri întăresc ideea că viața este tenace și oportunistă. Sistemele în curs de serpentinizare sunt laboratoare naturale pentru studierea chimiei prebiotice și a strategiilor microbiene de supraviețuire. Pentru astrobiologie, ele constituie analogi convingători pentru habitatele sub-superficiale de pe Marte sau pentru lumi oceanice precum Europa.'
Extinzând explorarea către aceste noroiuri dense și albastre, oamenii de știință speră să cartografieze ecosisteme anterior invizibile și să contureze mai clar ferestrele de mediu în care viața poate apărea și persista. Cercetările viitoare vor combina instrumentație avansată la bordul vaselor de cercetare, analize moleculare de ultimă generație și modele teoretice pentru a integra aceste descoperiri într-o imagine coerentă a biosferei adânci.
Pe termen lung, datele obținute din astfel de situri pot contribui la ghidarea strategiilor pentru misiuni spațiale care caută semne de viață, la dezvoltarea tehnologiilor pentru extracția resurselor din subsistemele marine profunde și la înțelegerea rezilienței ecosistemelor biogeochimice în fața schimbărilor globale.
Anatomia probei de carotă recuperată din vulcanul de noroi Pacman, arătând serpentinit (Srp) și brucită (Brc) la adâncimi mai mari. (Kumawat et al., Commun. Earth Environ., 2025)
În concluzie, descoperirea noroiului serpentinit albastru în apropierea Fosei Marianelor oferă o fereastră valoroasă asupra modului în care viața microbiană se poate adapta și prospera în medii extreme, bogate în hidrogen și metan, dar sărace în carbon organic. Investigarea acestor ecosisteme are implicații profunde pentru geobiologie, astrobiologie și pentru înțelegerea generală a limitelor habitabilității pe Pământ și în univers.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu