На конференции в Сан-Франциско ученые сообщили о новых исследованиях удивительных живых существ – архей, которые жили, когда молодая Земля была горячей, и атмосфера содержала огромное количество метана. Оказалось, что археи способны жить не только в экстремальных условиях, но на рисовых полях. Причем они производят такое количество метана, что влияют на глобальное изменение климата на Земле.
Археи являются древнейшими одноклеточными организмами, которых биологи за уникальные генетические и химические свойства выделили в отдельную эволюционную линию наряду с бактериями (прокариотами) и эукариотами (к эукариотам относятся царства растений, животных, грибов, водорослей и простейших одноклеточных животных).
Многие виды архей живут в условиях, в которых другие живые существа выжить не смогли бы. Так, вид Pyrolobus fumarii способен жить в кипятке с температурой 113 градусов Цельсия.
О новых находках из жизни этих удивительных древнейших существ доложила международная группа ученых на ежегодной конференции Американского геофизического союза в Сан Франциско.
Ученые полагают, что археи наиболее близки к общему предку всех трех основных эволюционных линий, который был одноклеточным организмом, жившим в экстремальных условиях в то время, когда молодая Земля была горячей, а ее атмосфера содержала огромное количество метана.
Палеонтологические находки, доказывающие древность происхождения архей, являются чрезвычайно редкими. Тодд Вентура (Todd Ventura) с коллегами из Иллинойского университета в Чикаго (University of Illinois-Chicago) обнаружил в пластах возрастом от 2,65 до 2,71 миллиардом лет, найденных на большой глубине в золотых приисках Онтарио, жиры, являющиеся типичным компонентом клеточных мембран архей. Эта находка означает, что сообщество архей могло обитать на этой территории 2,65 миллиарда лет назад, когда поверхность Земли была покрыта водой гидротермальных источников.
Ральф Конрад (Ralf Conrad) из Института Макса Планка из Марбурга в Германии (Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology in Germany) описал группу архей, производителей метана. Оказалось, что метанообразующие археи имеют непосредственное отношение к глобальному потеплению, поскольку обитают в заболоченных рисовых чеках, где, перерабатывая гниющую органику, производят метан в количестве, которое составляет 10-25% от всей мировой эмиссии. Этот газ в 20 раз эффективнее углекислоты отражает тепло обратно к поверхности Земли. По данным ООН количество метана в атмосфере увеличилось на 150% с 1750 года.
Немецкий микробиолог Криста Шлепер (Christa Schleper) из университета в Дармштадте (Darmstadt University) показал, что археи, способные фиксировать атмосферный азот, обитают в почвах Европы, и их содержится здесь в три тысячи раз больше, чем нитрифицирующих бактерий.
Способность к биологической фиксация азота чрезвычайно важна для жизни на Земле, поскольку все живые существа нуждаются в азоте для построения белков, нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и других биомолекул. В атмосфере Земли содержится до 80% азота, который в чистом виде практически не усваивается живыми организмами. В доступную форму его переводят специальные азотфиксирующие бактерии, превращающие азот в аммоний на первой стадии фиксации. На второй стадии нитрифицирующие бактерии превращают аммоний в нитриты и нитраты, которые усваиваются растениями. Растительноядные животные получают азотсодержащие вещества от поедания растений, а плотоядные хищники - от поедания своих растительноядных собратьев.
Сейчас учеными доказано, что некоторые виды архей участвуют в азотфиксации и могут жить в нормальных, а не экстремальных условиях.