Европейские ученые собрали крошечные грибы, которые живут на антарктических скалах и отправили их на Международную космическую станцию. После 18 месяцев на борту в условиях, схожих с теми, что царят на Марсе, более 60% из их клеток остались целыми (со стабильной ДНК). Результаты представляют новую информацию для поисков жизни на красной планете. Об этом рассказывает портал eScienceNews.

Антарктические грибыСухие долины Мак-Мердо, расположенные в Антарктике, считаются наиболее близким земным эквивалентом марсианского климата. Это одно из самых сухих и наиболее суровых мест на нашей планете, где сильные ветры сдувают все — даже снег и лед. Только некоторые микроорганизмы, такие как эндолиты и некоторые лишайники способны существовать в трещинах скал.

Несколько лет назад группа европейских исследователей забрала образцы двух видов грибов Cryptomyces antarcticus и Cryptomyces minteri, которые позже были отправлены на МКС. Крошечные грибы были помещены в контейнеры 1,4 см в диаметре на специальной экспериментальной платформе, известной как Expose-E, разработанной Европейским космическим агентством (ESA). Платформа была доставлена шаттлом «Атлантис» на МКС и размещена космонавтами за пределами модуля «Колумбус».

За 18 месяцев половина антарктических грибов подвергались воздействию имитированных «марсианских» условий. В частности, специально созданная атмосфера содержала 95% углекислого газа, 1,6% аргона, 0,15% кислорода, 2,7% азота и очень малое количество воды (370:1000 000). Атмосферное давление составляло 1000 Па. При помощи специальных оптических фильтров грибы подвергались ультрафиолетовому излучению, по своим характеристикам идентичному тому, что наблюдается на Марсе.

По истечении срока эксперимента ученые обнаружили, что более 60% клеток эндолитических культур остались целым, точнее со стабильной структурой ДНК.

Кроме того, ученые проверили в «марсианских» условиях жизнеспособность лишайников Rhizocarpon geographicum и Xanthoria elegans. Их вместе с другой частью грибов подвергли влиянию экстремальной космической среды: колебаниям температур в диапазоне от −21,5 и +59,6 ºС, интенсивному ультрафиолетовому излучению и вакууму. По истечении года и шести месяцев ученые также проверили состояние образцов. Они выяснили, что лишайники так же неплохо переносят агрессивные неземные условия. Лишайники, находившиеся в «марсианских условиях» показали двойную метаболическую активность, по сравнению с теми, кто перенес «космическую среду». В случае с Xanthoria elegans «живучесть» в условиях Марса составила даже 80%. Для сравнения в условиях «космоса» выжило 2,5% лишайников и 4,11% грибов, они продемонстрировали значительное снижение фотосинтеза.

Работа является частью проекта по изучению перспектив длительных космических путешествий. «Результаты помогают оценить вероятность выживания и долгосрочной стабильности микроорганизмов и биоиндикаторов на поверхности Марса, которая становится фундаментальным и актуальным для будущих экспериментов, сосредоточенных вокруг поиска жизни на красной планете», — говорит исследователь Роза де ла Торре Ноэцель (Rosa de la Torre Noetzel) из Национального института аэрокосмической техники (Испания).

Источник: Научная Россия

Планеты, вращающиеся вокруг двух светил, могут быть не только газовыми гигантами, непригодными к жизни, но и двойниками, уменьшенными или увеличенными копиями Земли, которых должно быть достаточно много в Млечном Пути, заявляют планетологи в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.

Планетная система с двумя солнцами Kepler-16"Больше десяти лет мы верили, что похожие на Землю планеты не могут возникать у большинства двойных звезд на достаточно близком расстоянии к ним для того, чтобы на их поверхности могла существовать жизнь. Проблема заключается в том, что двойные звезды дергают "зародыши" планет в разные стороны, из-за чего их орбиты будут спутываться, и они начнут сталкиваться на высоких скоростях, что приведет к их разрушению, а не росту", — заявил Бен Бромли (Ben Bromley) из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).

Бромли и его коллега Скотт Кенион (Scott Kenyon) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже (США) пришли к выводу, что на самом деле это не так, построив новую модель формирования "татуинов" в системе из двух или более звезд.

Как показали вычисления авторов статьи, зародыши планет, вращающиеся вокруг двойных светил, будут двигаться не по эллиптическим или круговым орбитам, а по своеобразным овальным спиралям, чьи витки закручиваются гравитационными взаимодействиями между звездами. Благодаря этим необычным орбитам, столкновения между ними будут происходить крайне редко, что позволит им постепенно расти и накапливать массу.

В результате этого должна возникнуть некая критическая масса планетарных зародышей, один или несколько из которых смогут в конечном итоге превратиться в аналоги Татуина, родины Люка Скайуокера из "Звездных Войн". Поэтому, как показывают расчеты Бромли и Кениона, число землеподобных двойников Татуина в нашей Галактике может быть заметно большим, чем мы считаем сегодня.

Пока такая гипотеза не нашла подтверждения в наблюдениях наземных и орбитальных телескопов — к примеру, "Кеплеру" удалось найти семь "татуинов"-газовых гигантов в зоне жизни, но ни одной землеподобной планеты у двойной звезды. Как считает Бромли, это связано с тем, что малые планеты сложнее находить, и новые телескопы, такие как космическая обсерватория TESS, смогут решить эту задачу.

Источник: РИА Новости

Эксперимент, имеющий целью приблизить понимание процесса возникновения жизни, проведен биологом Сватоплуком Цивисом (Svatopluk Civis) из Института физической химии в Праге (Чехия), и его коллегами из международной группы ученых. В лабораторных условиях был воссоздан предполагаемый химический «бульон», который подвергся облучению мощным лазером. Он должен был сымитировать воздействие энергии падения астероида на Землю. В этих условиях, как считают ученые, и начали возникать важные строительные блоки жизни. Полученные результаты соответствуют одной из популярных теорий, хотя, конечно, они не дают прямых доказательств, что 4 млрд лет назад все происходило именно так. Результаты исследования опубликованы в PNAS.

Эксперимент воссоздал условия возникновения жизниЭксперимент показал, что возникновение жизни — не результат катастрофы, а закономерное следствие обстоятельств, сложившихся на планете и окружающей ее среде. Под воздействием лазера возникли все четыре исходных химических соединения, необходимых для синтеза рибонуклеиновой кислоты (РНК), служившей основой для более простых форм жизни, чем на основе более поздней ДНК. После этого этапа, несомненно, произошли еще некоторые малоизученные события, в результате которых появилась собственно жизнь, но важно, что в ходе эксперимента начальный потенциал был получен.

Один из руководителей проекта, биолог Сватоплук Цивис (Svatopluk Civis) из Института физической химии в Праге (Чехия) сообщил, что ученые, используя давление, облучение и другие операции с химической смесью смогли провести первый эксперимент по воссозданию начального этапа возникновения жизни. Они проверили гипотезу, согласно которой падение космического объекта запустило цепочку реакций, вызвавших появление органических соединений.

По словам исследователей в эксперименте применялся очень мощный лазер почти 500 м в длину, в ходе работы он нагревался до примерно 4200° C.

Наиболее ранние формы жизни совпадают по времени с т.н. периодом поздней бомбардировки Земли астероидами. Это время характеризовалось большим числом метеоритов в Солнечной системе, которые падали на планету чаще, чем сейчас — примерно в 10 раз.

Мнение критиков по поводу результатов амбициозного эксперимента разделилось. Стив Беннер (Steve Benner), известный молекулярный биолог из Флориды (США), отметил правдоподобность полученных выводов. В то же время Джон Сазарленд (John Sutherland) из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (Великобритания) и ряд других исследователей призвали коллег не придавать результатам эксперимента слишком большое значение.

К слову, согласно альтернативной теории зарождения жизни, наша планета была «заражена» ею посредством кометы или астероида, на котором прилетели своеобразные «семена жизни». Работа Цивиса и его коллег попыталась доказать обратное — что вначале был «огонь жизни». Для этого потребовалось бы, чтобы сверхмощный взрыв от падения кометы или астероида разрушил молекулы сложных химических соединений, которые затем смогли перестроиться и дать начало органическим соединениям.

Источник: Научная Россия

Научно-исследовательский центр НАСА Лаборатория реактивного движения (ЛРД), город Пасадина, считает, что загадка жизни Карибского бассейна поможет понять, какой может быть жизнь на других планетах. Например, на Европе, спутнике Юпитера, где под толщей льда есть океан. О работе ученых пишет портал Phys.org.

Креветки Rimicaris hybisaeОпределенного вида бактерии способны выжить в экстремальных условиях гидротермальных источников благодаря хемосинтезу. Хемосинтез позволяет получить органические вещества путем окисления неорганических соединений. В данном случае бактерии используют сероводород, в изобилии присутствующий возле источника.

При высоких концентрациях сероводород токсичен для живых организмов, но для этих бактерий он необходим. Гидротермальные источники стали местом поразительного симбиоза ракообразных и микроорганизмов, креветки живут на границе между обычной, кислородосодержащей водой и водой, богатой сульфидами.

«Главная задача нашего исследования — понять, насколько жизнь, или биомасса, может поддерживаться химической энергией подводных ключей», — говорит Макс Коулман (Max Coleman), старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения.

Эмма Верстиг (Emma Versteegh), ученый из ЛРД, считает, что наличие живых организмов, подобных этим креветкам и бактериям, на Европе зависит от количества энергии, выделяемой там гидротермальными источниками.

Исследования внутренностей креветок показали, что основным источником питания для больших групп креветок служат углеводы, которые производят бактерии.  Но в местах менее плотного заселения самый распространенный вид креветок — Rimicaris hybisae— становятся хищниками, поедают улиток, других ракообразных и, возможно, друг друга.

Впервые подобные гидротермальные источники были обнаружены недалеко от западного побережья Кубы исследовательской группой Криса Германа (Chris German) от Океанографического института в Вудс-Холл в 2009 году. Ученые обнаружили следы химических продуктов в струе воды источника в океане. Тогда это исследование спонсировалось программной НАСА Астробиология и Технология для Исследования Планет (Astrobiology Science and Technology for Exploring Planets, ASTEP). В 2012 исследователи вернулись, чтобы с помощью роботизированного аппарата Джейсон (Jason) собрать различные образцы из гидротермальных источников Фон Дамм (The Von Damm field) на глубине 2 300 метров и Пиккард (Piccard), на глубине  4 900 метров.

Макс Коулман и его коллега Синди Ван Довер (Cindy Van Dover)из Университета Дьюка, обнаружили креветок впервые, когда в составе той же команды вернулись к источникам в 2013 году в рамках проекта RV Falkor Океанологического Института Шмидта (Schmidt Ocean Institute). Ван Довер вернулся туда вновь спустя некоторое время, чтобы собрать больше образцов. В его распоряжении был роботизированный аппарат Геркулес (Hercules).

Дальнейшее финансирование исследовательская группа получила в рамках проекта «Оазис Для Жизни» (Oases for Life) при поддержке НАСА.  Макс Коулман считает такое название наиболее подходящим: «Ты двигаешься вдоль океанского дна и там нет абсолютно ничего, и, вдруг, мы видим эти гидротермальные источники с колоссальной экосистемой. Они буквально кишат жизнью».

Источник: Научная Россия

Последние следы жизни на Земле исчезнут примерно через 1,75 миллиарда лет в результате полного испарения жидкой воды с ее поверхности, что накладывает жесткие временные рамки на возможность появления разумной жизни на других планетах, говорится в статье, опубликованной в журнале Astrobiology.

Жизнь на Земле просуществует еще 1,75 миллиарда лет"Подобные исследования позволяют нам оценить шансы на развитие жизни на других планетах. Конечно, эволюция во многом зависит от случайностей, но мы знаем, что на появление человека ушло примерно 75% от времени существования жизни на Земле. Вполне вероятно, что все будет происходить так же и на экзопланетах", — заявил Эндрю Рашби из университета Восточной Англии в Норвике (Великобритания).

Рашби и его коллеги вычислили время исчезновения жизни на Земле и оценили шансы на ее появление на семи известных экзопланетах в "зоне жизни", построив компьютерную модель планетарной системы. Она учитывала то, как меняются свойства светила по мере его старения, и оценивала вероятность существования жизни на планетах в разные времена.

Моделирование показало, что жизнь на Земле просуществует еще около 1,75 миллиарда лет, что составляет примерно четверть от общего времени ее существования на нашей планете. Примерно в это время солнечный "энергопаек" Земли повысится настолько, что вся вода на планете испарится. Как подчеркивают ученые, человек и другие многоклеточные живые существа исчезнут гораздо раньше, и к этому времени на Земле будут встречаться лишь самые живучие микроорганизмы.

Аналогичные расчеты для Марса и экзопланет показали, что размеры светила были главным фактором в "продолжительности жизни" на них. К примеру, солнцеподобная звезда ограничит время существования жизни на планете Kepler-22b в 4,3-6,1 миллиарда лет, а небольшой красный карлик сделает "суперземлю" Gliese 581d обитаемой в течение 45-55 миллиардов лет. Поэтому ученые предлагают учитывать этот факт при поиске "двойников" Земли при помощи орбитальных и наземных телескопов.

Источник: РИА Новости 

Все организмы дискретны в пространстве и имеют наружную оболочку. Трудно представить себе живое существо в виде туманного облачка или раствора. Однако по началу преджизнь существовала именно в виде растворов. Чтобы не раствориться окончательно, не рассеяться в водах древних водоемов, ”живые растворы” должны были ютиться в крошечных полостях, которые часто встречаются в минералах. Это тем более удобно, что некоторые минералы (например, пирит) являются неплохими катализаторами для многих биохимических реакций.  Кроме того, поверхность минералов могла служить своеобразной матрицей, основой, к которой прикреплялись молекулы РНК. Упорядоченная структура кристаллов помогла упорядочить и структуру этих молекул, придать им нужную пространственную конфигурацию.

Но рано или поздно преджизнь должна была обзавестись собственными оболочками – перейти от доорганизменного уровня к организму. Идеальным материалом для таких оболочек являются липтиды (жиры), молекулы которых способны образовывать на поверхности воды тончайшие пленки. Если взболтать такую воду, в ее толще образуется множество мелких пузырьков – водяных капелек, покрытых двухслойной липтидной оболочкой (мембраной). Эти капельки проявляют интересные свойства, которые делают их похожими на живые клетки. Например, они способны осуществлять обмен веществ. Липтидные мембраны обладают избирательной проницаемостью: одни молекулы сквозь них проходят, другие – нет. Благодаря этому одни вещества втягиваются в капли, другие выводятся, третьи – накапливаются внутри. Правда, для того чтобы это происходило постоянно, одних мембран недостаточно. Нужно еще, чтобы внутри капли одни вещества превращались в другие, а для этого там должны находиться катализаторы – белки или РНК.

Изучением свойств водно-липтидных капель (каоцерватов) занимался академик А.И.Опарин. Он считал, что коацерваты были одним из этапов на пути возникновения жизни. Опарин обнаружил, что при определенных условиях коацерваты могут расти и даже ”размножаться” делением.

Первые коацерваты могли образоваться самопроизвольно из липтидов, синтезированных абиогенным путем. Впоследствии они могли вступить в симбиоз с ”живыми растворами” – колониями самовоспроизводящихся молекул РНК, среди которых были и рибозимы, катализирующие синтез липтидов. Подобное сообщество уже можно назвать организмом. У всех живых существ до сих пор в синтезе липтидов важнейшую роль играет кофермент А, представляющий собой не что иное, как модифицированный рибонуклеотид. Это еще одно напоминание об РНК-мире.

Камнем преткновения для теории РНК-мира в течении некоторого времени была неспособность молекул РНК эффективно взаимодействовать с липтидными мембранами. Недавно, однако, было показано, что комплексы из нескольких разных РНК и ионов кальция способны не только прикрепляться к мембране, но и регулировать их проницаемость.

Источник: А.Марков. Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы. 527, с. 69-71/ Астрель 2010 г. 

   Условия для специфической жизни на поверхности спутника Сатурна куда более комфортные, нежели полагали учёные раньше. Об этом говорят основанные на информации миссии Cassini-Huygens расчёты группы учёных под руководством Даниэля Кордье (Daniel Cordier) из высшей национальной школы химии Ренна (Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes).

Озёра Титана в ближней инфракрасной части спектра. Снимок сделан Cassini 12 октября 2009 года с расстояния 252 тысячи километров от холодной луны (фото NASA/JPL/Space Science Institute). Знаменитые озёра Титана являются потенциальными гаванями для микроорганизмов. Как известно, наполнены эти водоёмы множеством углеводородов, составляющих настоящее сокровище Титана. И благодаря химическим процессам в атмосфере и осадкам некоторые озёра образуются прямо у нас на глазах.

Высадка зонда Huygens на Титане в январе 2005 года принесла столь много информации, что разбираться с ней продолжают до сих пор. Именно данные с "Гюйгенса" послужили основой для работы Кордье – сведения с хроматографического масс-спектрометра и вертикальные профили температуры. Авторы построили модель фотохимических процессов в атмосфере, а затем вычислили состав озёр из условия термодинамического равновесия между ними и "воздухом". Ещё в 2005 году группа исследователей высказала идею, что в таких условиях на Титане могла развиться специфическая жизнь: местные микробы могли бы питаться ацетиленом, а дышать водородом.

Однако, по имевшимся на тот момент оценкам (выполненным ещё до полёта Cassini, в частности, вот в этой работе), ацетилен в озёрах оранжевой луны составлял всего несколько частей на 10 000. Не слишком обширная питательная база для предполагаемых микробов.

Новое исследование (его результаты опубликованы на arXiv.org) существенно пересмотрело пропорции в составе озёр. Французы утверждают, что содержат эти водоёмы (в жидком виде либо как растворённые вещества): этан (С₂Н₆) — 76-79%, пропан (C₃H₈) — 7-8%, метан (CH₄) — 5-10%, цианистый водород (HCN) — 2-3%, бутен (С₄Н₈) — 1%, бутан (C₄H₁₀) — 1% и ацетилен (С₂Н₂) — 1%, плюс маленькие доли других соединений.

Тут сразу два сюрприза: преобладание этана (ранее считалось, что больше всего будет метана) и приличная (целый процент) доля ацетилена. Это ведь в 100 раз больше, чем предполагалось ранее. На чашу сторонников версии о принципиальной возможности жизни на Титане положен ещё один камешек.

Правда, состав "воды" в озере — далеко не всё, что нужно для комфортного существования местной жизни. В своём исследовании, опубликованном в Astrobiology, Тецуя Токано (Tetsuya Tokano) из университета Кёльна (Universität zu Köln) показал, что не менее важным параметром будет перемешивание масс в озере, достигаемое как вариацией температур при смене сезонов, так и за счёт криовулканизма.

  Как показывают эти графики, соотношение ингредиентов в озёрах Титана сильно зависит от температуры на поверхности, а значит, и от смены сезонов на этом спутнике, а заодно и от широты расположения конкретного озера. Вертикальная пунктирная линия отмечает температуру в 93,65 K, измеренную на месте посадки зонда Huygens. По вертикали отложена мольная доля, по горизонтали – температура в кельвинах (иллюстрация Daniel Cordier et al.).  Если конвекция будет слабой, это затруднит задачу микробам — ведь ацетилен и водород будут стремиться разойтись по разным слоям, если сильной – микробам будет уготована богатая пища. Но такие особенности жизни озёр планетологам ещё предстоит выяснить. 

Источник: MEMBRANA

Империя: Живые организмы

Что такое жизнь? Определение жизни

Вопросы о происхождении жизни, закономерностях исторического развития в различные геологические эпохи всегда интересовали человечество. Понятие жизнь охватывает совокупность всех живых организмов на Земле и условия их существования. Сущность жизни заключается в том, что живые организмы оставляют после себя потомство. Наследственная информация передается из поколения в поколение, организмы саморегулируются и восстанавливаются при воспроизводстве потомства. Жизнь — это особая качественная, наивысшая форма материи, способная, оставляя потомство, к самовоспроизведению.

Понятию жизнь в разных исторических периодах давались различные определения. Первое научно правильное определение дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, и жизнь исчезает. Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В. Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот". Это определение не отрицает наличие жизни и на других планетах космического пространства. Жизнь называется открытой системой, на что указывает непрерывный процесс обмена веществ и энергии с окружающей средой. На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: "Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот". Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, так как они функционируют в клетке, образовывают сложные соединения, которые входят в структуру всех живых организмов.

Живые организмы отличаются от неживой природы присущими им свойствами. К характерным свойствам живых организмов относятся: единство химического состава, обмен веществ и энергии, сходство уровней организации. Для живых организмов характерны также размножение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляция, ритмичность и др. 

 Появление живых существ на Земле и их эволюция

Рис. 1. Колония цианобактерий в фумароле вулкана Дзендзур. Камчатка. (Фото Антоненко А.С., Мир дикой природы)Более 4 млрд лет назад на Земле возникла первая жизнь. За это время жизнь прошла большой путь развития, начавшийся спростейших молекулярных  живых растворов появившихся задолго до простейших организмов – каоцерватных капель и заканчивая современными млекопитающими. Параллельно с эволюцией живых существ шла эволюция составляющих их молекул, так первые белки входившие в живые существа обладали более низкой скоростью сворачивания [1].

Первые живые организмы появившиеся на нашей планете не имели ни ДНК, ни даже РНК и обитали в виде живых растворов находившиеся в крошечных полостях, которые часто встречаются в минералах. Роль РНК у первых самовоспровоизводящихся живых обитателей одновременно являвшейся и носителем наследственной информации, и средством её дальнейшего воспроизводства выполняла пептидная нуклеиновая кислота, остовом которой служила цепочка, образованная мономерами N-(2-аминоэтил) глицина (АЭГ) [2, 3]. В дальнейшем произошло её усложнение которое привело к образованию РНК [4]. Через какое-то время эта преджизнь должна была обзавестись собственными оболочками – перейти от доорганизменного уровня к организму. В качестве оболочек этот "живой раствор" использовал каоцерваты состоящие из липтидов [5].

Недавно в самых древних на Земле осадочных породах времен архея, найденных в юго-западной части Гренландии, были обнаружены следы сложных клеточных структур, возраст которых составляет по крайней мере 3,86 млрд лет. 

Рис. 2. Эволюционное дерево отображающее горизонтальный перенос геновПо одной из теорий около 4,1 - 3,6 млрд лет назад во времена эоархейского периода из существовавшего в то время разнообразия одноклеточных живых существ (прокариот) (рис. 1) проживавший тогда первый наш общий предок разделился на несколько ветвей, которые в последствии в свою очередь разделились на ныне существующие царства (животных, растений, грибов, протистов, хромистов, бактерий, архей и вирусов). Со временем остальные жители того периода не выдержали с ними конкуренции и исчезли с лица Земли. [6]

По другой теории - как такового общего предка не существовало, а первые обитавшие в то времы простейшие с помощью горизонтального переноса генов между собой, постояно эволюционировали. Предполагается, что на самых ранних этапах эволюции существовало некое общее генное "коммунальное хозяйство". Картина эволюционных связей в мире предковых прокариот представляла собой не столько дерево, сколько своего рода мицелий с переплетенной сетью горизонтальных переносов в самых разнообразных и неожиданных направлениях. По мере усложнения организмов и развития механизмов полового размножения и репродуктивной изоляции горизонтальный перенос становился более редким явлением (рис. 2) [7].

Примерно в этоже время появляются первые вирусы (рис. 3) [8].

Рис. 3. БактериофагиСледующим этапом эволюции стало появление в палеопротерозойской эре (более 2 млрд. лет назад) первых эукариотов [9] обладающих ядром и явившихся предками современных животных, растений, протистов и хромистов.

Последующие почти 1,5 млрд лет на нашей планете безукоризненно царствовали одноклеточные организмы, пока в эдикарском периоде около 630 млн. лет назад не появились первые многоклеточные существа.   Таких необычных форм в природе не появится уже никогда. В основном это мягкотелые организмы, состоящие из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести [10].

Рис. 4. Силурийское мелководьеОколо 480-460 млн лет назад в силурийском периоде на суше появидись первые растения [11] (по некоторым данным в верхнем кембрии 499-488 млн лет назад [12]), а еще спустя 50 млн лет в девонском периоде вслед за растениями на сушу вышли и первые животные [13] (хотя существуют некоторые данные, показывающие, что первые сухопутные животные жили в силурийском (рис. 4) или даже вендском периодах [14]). После этого начало бурное развитие всевозможных живых существ потомками которых ясляемся и мы.

Разнообразие видов живых существ

Сейчас, по наиболее точным оценкам, насчитывается около 1,6 миллиона живущих видов. Из них 860 000 составляют насекомые, 350 000 — растения, 8600 — птицы и только 3200 — млекопитающие. Большая часть остальных видов, около 300 000, относится к морским беспозвоночным. Общее количество — 1,5 миллиона — включает только те виды, описания которых были опубликованы учеными. Считается, что в несколько раз большее количество видов еще не описано. По прикидкам некоторых ученых, в настоящее время существуют около 8,7 миллиона видов эукариотических организмов (плюм-минус 1,3 млн). В это число не входят вымершие виды, известные только в виде ископаемых остатков. Основываясь на количестве уже описанных ископаемых видов, общее количество вымерших – обитавших когда-либо на протяжении более трех миллиардов лет существования жизни на Земле, оценивают в пределах от 50 миллионов до 4 миллиардов.

По расчётам ученых, в Мировом океане обитает 2,2 млн видов, на суше — 6,5 млн. Животных на планете всего около 7,77 млн видов, грибов — 611 тыс., растений — 300 тыс. При этом растениям повезло больше всего: из них описано 72% видов, тогда как животных — 12%, грибов — только 7%. [15]

 Табл.1. Количество видов обитающих на нашей планете

Несмотря на то, что сейчас живет такое многообразие живых существ, за последнее время деятельность человека привела к существенному их уменьшению. Так, например, за последние сто лет на Земле вымерло в результате деятельности человека около пятой части видов живых существ (только 2005-2010 гг. с лица Земли исчезло около 1000 видов), а площадь лесов сократилась вдвое, уменьшаясь каждую минуту примерно на 20 гектаров. 

Разделение классификации:

Антоненко А.С.

Через 2,8 млрд лет умирающее Солнце  набухнет и превратится в красного гиганта, который опалит нашу планету уничтожив на ней всю жизнь. Примерно за миллиард лет до этого на Земле останутся только одноклеточные  организмы, дрейфующие в изолированных соленых горячих водных источниках.

Последние жители нашей планеты (изображение Jjguisado/Flickr/Getty)Это конечно мрачная перспектива, ожидающая нашу планету, но она дает надежду для тех, кто ищет внеземную жизнь. Модель, предсказывающая эти карманы жизни в будущей Земле и намекающая, что обитающая жизнь вокруг других планет  может быть более разнообразной, чем считалось ранее,  дает новую надежду в поисках жизни в самых неожиданных местах.

Используя то, что мы знаем о Земле и Солнце, учитывая увеличение размеров нашего светила и превращение его в красного гиганта, исследователи из Великобритании рассчитали сроки для различных этапов жизни на нашей планете.

Ранее уже публиковалось исследование, моделирующее этот сценарий жизни на Земле, но Джек О’Мэлли-Джеймс из университета Сент-Эндрюс из Великобритании и его коллеги рассмотрели возможность того, что жизнь обитающая в различных экстремальных местах планеты способна просуществовать намного дольше, чем говорилось в предыдущих исследованиях.

Существует множество звезд находящихся на разных этапах эволюции подобных нашему Солнцу, поэтому ученые смотрели на то, как долго может процветать простая и сложная жизнь вокруг звезд различного размера.

О'Мэлли-Джеймс  говорит  - "Обитаемость это не столько набор атрибутов планеты, но еще что-то, что имеет срок своего существования".

Исследователи смоделировали повешение температуры на поверхности Земли на различных широтах, а так же учли долгосрочные изменения в параметрах орбиты планеты. Их модель показывает, что по мере старения Солнца происходит нагрев Земли, и как в связи с этим будут исчезать растения, животные, рыбы, беспозвоночные и остальные живые организмы. Испарятся океаны, и остановится тектоника литосферны плит. Последним пристанищем живых микроорганизмов останутся бассейны горячего рассола расположенные на высоких широтах, закрытых пещерах или глубоко под землей. Микробы, обитающие в этих бассейнах, могут править Землей еще в течение миллиардов лет, прежде чем иссякнут и эти источники.

Применяя эту модель обитаемости к различным звездным системам на разных этапах эволюции можно сказать, что жизнь на планете будет одноклеточной в течение первых 3х миллиардов лет и в конце жизни звезды. Это показывает, что наибольшей вероятностью найти жизнь на других планетах будет нахождение одноклеточных организмов.

“Тем не менее, любое доказательство жизни за пределами нашей планеты было бы большим достижением” говорит О'Мэлли-Джеймс. Сейчас он работает над тем, чтобы определить, какие химические признаки микробной жизни будут на Земле в далекой будущем и сможем ли мы обнаружить подобные знаки на других планетах, которые, в настоящее время считаются безжизненными. “Вместо того, чтобы планета была мертвой – она может находится ближе к концу своего обитаемого цикла”  говорит он.

Эван Монаган из Открытого университета в Милтон Кейнс, Великобритании, считает, что нам следует думать о жизни на планете, как цикл - от простых до сложных и, возможно, обратно к простым. Это поможет в охоте за внеземной жизнью, говорит он. "Если жизнь существует во многих местах, мы должны определить в каком диапазоне могут существовать многоклеточные”.

Источник: NewScientist

Группа исследователей под руководством Эдварда Бельбруно из Принстонского университета (США) провела моделирование механизма так называемого слабого переноса медленно летящими метеоритами (порождёнными столкновениями Земли с астероидами) живых микроорганизмов к другим планетным системам. В противовес большинству ранних работ новые результаты выглядят весьма обнадёживающе. Более того, сам факт такого переноса — литопанспермии — в рамках предложенной модели является почти безальтернативным.

Напомним, нынешней весной японские исследователи высоко оценили шансы земных пород, вырванных из нашей планеты попаданием астероида более полусотни миллионов лет назад, долететь до ближайшей «суперземли». Правда, они рассматривали лишь такие метеориты и обломки, которые двигались со скоростями более 10 км/с.

Напротив, авторы рассматриваемой работы изучали возможность переноса тел между планетарными системами при минимально возможных энергиях; при этом скорость обломков, образовавшихся в результате столкновений, не превышает 0,1 км/с. Это значит, что они движутся по параболическим орбитам, а время перемещения составляет миллионы лет. Зато вероятность осуществления такого переноса существенно подросла.Схема слабого переноса действует лишь при малых расстояниях между звёздами, поэтому после распада скопления, в котором возникло Солнце, она почти нереализуема. (Здесь и ниже иллюстрации Edward Belbruno et al.)

Наибольший интерес в этом сценарии, по мнению исследователей, представляют первые сотни миллионов лет после формирования планет. Дело в том, что образование звёзд (и планетных систем) происходит внутри относительно плотных открытых звёздных скоплений, где в сфере не более парсека в диаметре одновременно находятся от 100 до 1 000 молодых звёзд, что весьма актуализирует захват обломков планет одной из таких звёзд другим светилом.

Через сотни миллионов лет после начала звездообразования открытые скопления постепенно рассеиваются. У скопления, в котором возникло Солнце, на это ушло около 700 млн лет. Однако до этого в планетных системах скопления может произойти всякое. К примеру, нечто вроде поздней тяжёлой бомбардировки (ПТБ), которая затронула Землю (и систему в целом) 3,8–4,0 млрд лет назад. Согласно ряду предположений, она началась уже после первичного формирования жизни на нашей планете.

По подсчётам авторов работы, вероятность переноса материала нашей планетной системы, попавшего в космос в ходе ПТБ, в соседнюю по скоплению составляет порядка 100 трлн — 30 квдрлн событий (для обломков тяжелее 10 кг). Из них примерно 200 млрд имели земное происхождение. Увы, не вполне ясно то, как много из них несли на себе первых представителей земной жизни. Впрочем, с учётом многочисленности обломков, какое-то их количество, несомненно, могло быть «заселено» (если, конечно, к тому моменту жизнь уже была).

По мнению исследователей, на протяжении примерно 400 млн лет существовало своего рода «окно возможностей», когда условия для литопанспермии были особенно благоприятныСамо собой, остаётся открытым вопрос о том, могут ли организмы, оказавшиеся на/в небольших обломках, выжить. Учёные подчёркивают, что именно поэтому посчитали минимальную массу обломка, равной 10 кг. Ссылаясь на исследование 2009 года, в котором они консультировали астробиологов, авторы отмечают, что, согласно моделированию, на обломке диаметром в три сантиметра несколько организмов сохранят жизнеспособность в течение 12 млн лет. А для объектов диаметром в 2,76 м потенциальное время дрейфа простейших может достигать 500 млн лет. В любом случае у объектов от 90 см в диаметре и их «пассажиров» в запасе были десятки миллионов лет, что вполне хватало для переноса первых протобактерий в другую звёздную систему. (Разумеется, чтобы процветать там, им нужны подходящие условия.)

Первые свидетельства наличия воды на Земле датируются 290 млн лет после образования Солнечной системы. Можно предположить, что сходные условия характерны и для многих планет звёзд того открытого звёздного скопления, в котором образовалось Солнце. Следовательно, подытоживают астрономы, при условии раннего зарождения жизни обмен первыми организмами между Солнцем и его соседями мог произойти примерно 300 млн раз за первые 700 млн лет.

Любопытно, что у этого процесса есть и другая сторона. Если предположить, что процессы типа поздней тяжёлой бомбардировки имели место и у соседей Солнца, причём у таких, которые уже имели свои планеты с первичной жизнью, то сходное количество случаев переноса могло иметь место и в обратном направлении.

Соответствующее исследование опубликовано в журнале Astrobiology, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

 В последние годы в астрономической среде предпринимаются попытки разработать методику, позволяющую обнаружить океан жидкой воды на поверхности экзопланет. Важность такой находки ясна: биологи уверяют, что океан — необходимая предпосылка жизни. Однако, согласно последнему исследованию, астрономы вполне могут обнаружить вместо океана нечто совсем иное.

Жидкая вода под светом ближайшей звезды имеет тенденцию блестеть, мерцая при этом. Казалось бы, это позволяет обнаружить океан жидкой воды даже тогда, когда саму планету увидеть не удаётся. Собственно говоря, лунную или солнечную дорожку на воде должно быть очень хорошо видно из космоса. И фото со спутников подтверждают это.

При прохождении планетой фазы «серпа» в тот момент суток, когда мы наблюдаем часть её поверхности неосвещённой, альбедо должно периодически меняться за счёт блеска поверхности воды.

Но группа исследователей из Северо-Западного университета (США) под общим руководством Николаса Коуэна решила выяснить, можем ли мы спутать такие колебания с чём-то ещё. Для этого была смоделирована Земля в период её годового цикла, как бы наблюдаемая из иной планетной системы.

Из модели заранее исключили зеркальные отражении света Солнца от поверхности океанов. Как будто океанов на нашей планете никогда не было. И тем не менее периодические вспышки — рост альбедо с разной периодичностью — выявить удалось. Что за комиссия, создатель?

Планеты с небольшим наклоном оси, как у Земли, оказались склонны к резким и сильным переменами альбедо в период около 22 июня и 22 декабря, сначала в северном, а затем и в южном полушарии. Тогда, когда Земля будет выглядеть для инопланетных астрономов серпом, отражения ото льда полярных шапок будут резко увеличивать альбедо по сравнению с периодами около 22 сентября и 22 марта, когда освещённость полюсов ближе к освещённости экваториальных областей. «Проблема в том, — отмечает г-н Коуэн, — что свет отражают как раз те регионы, где много льда. То есть вероятность активной жизни там мала». Скажем, водный лёд есть в приполярных районах Луны и Меркурия, но жизни там нет.

И тем менее найти экзоокеаны можно, хотя и другими методами. Первый предложенный исследователями путь — вариации цветов поверхности: если в одном из полушарий доминирует океан, а в другом — суша, цвета поверхности будут меняться систематически. Второй механизм поиска — частичная поляризация света, отражающегося от океанов (вода в существенной степени поляризует преломляемый свет). Третий метод включает отслеживание отражения в период убывания видимого диска на протяжении всего года планеты. Если сезонной вариации альбедо не будет, а суточная окажется устойчивой, то вариант отражения света полярными льдами можно будет отринуть и считать, что речь идёт об океане. Правда, все эти механизмы надёжно работают лишь для планет, в среднем покрытых облачностью не более чем на 50% (впрочем, у Земли и того нет).

Соответствующая работа принята к публикации в Astrophysical Journal.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА