Микроб, который чуть не погубил жизнь на Земле

Дэн Ротман на фоне реки Чарлз, неподалеку от кампуса Массачусетского технологического института (Кембридж, Массачусетс, США)
Дэн Ротман на фоне реки Чарлз, неподалеку от кампуса Массачусетского технологического института (Кембридж, Массачусетс, США)

16 апреля 2013 года в конференц-зале Института Карнеги в Вашингтоне завершилось рабочее совещание по проекту, посвященному глобальному массовому вымиранию на границе перми и триаса. В зале собралась существенная часть исследователей со всего мира, занимавшихся этой проблемой. Почти у каждого — своя собственная гипотеза, но все, так или иначе, крутятся вокруг вулканизма Сибирских траппов.

Примерно 252 млн лет назад на огромной территории от сегодняшних Уральских гор до Якутии и от севера Иркутской области до Заполярья одновременно изливались магмы. Вулканизм на Земле — дело обычное, но такие объемы, да еще и внутри континента — это явная аномалия.

В это же время случилось нечто, приведшее к вымиранию 80% видов всех живущих в то время морских организмов. Существенный урон потерпели и наземные организмы (хотя до сих пор идут споры, в какой мере они были затронуты массовым вымиранием).

Почему экосистемам Земли пришлось так туго? Основные факторы -это бедный кислородом океан, высокие концентрации CO2 в атмосфере (возможно, в тысячи раз выше, чем сегодня), кислотные дожди. Главный маркер события — резкий изотопный сдвиг углерода в сторону легкого изотопа углерода-12, что говорит о выбросе биогенного углерода.

Мог ли стать причиной вымирания масштабный вулканизм и все сопутствующие ему геохимические аномалии? Трудно доказать. Далеко не все факты укладываются в такую причинно-следственную связь (есть и явные несоответствия), однако большинство специалистов все-таки склоняется к положительному ответу. Последний доклад был сделан Дэном Ротманом из Массачусетского технологического института — блестящим геофизиком с внешностью доктора Шелдона Купера из сериала «Теория большого взрыва» и остроумием, подходящим для какого-нибудь американского шоу. В декабре 2012 года в докладе на осенней конференции Американского геофизического общества он уже выдвинул совершенно новую гипотезу, объясняющую пермско-триасовое массовое вымирание, и вот Дэна специально пригласили сделать доклад на эту же тему в более узком кругу специалистов.

Основой новой гипотезы служит достаточно простое наблюдение: концентрация вышеупомянутого изотопа углерода в морских осадках растет по экспоненте или даже еще быстрее. Что может вызвать такие изменения? Первая приходящая в голову аналогия — деление микроорганизмов. Именно в этом и заключается гипотеза. Более того, Дэн Ротман называет конкретного виновника — это архея рода Methanosarcina.

Метаносарцина производит метан в процессе своей жизнедеятельности. В наше время ее можно встретить практически в любой среде, включая помойки, канализацию и даже человеческий кишечник. В естественных же условиях она скапливается там, где ощущается недостаток кислорода, например в океанских глубинах. Пермский океан мог быть для нее прекрасным домом.

Еще одна характерная особенность метаносарцины — способность производить метан любой из известных форм метаболизма из водорода, углекислого газа и ацетатов. Последний в избытке присутствовал в закисном пермском океане. Причем метаносарцина по сравнению с другими метаногенами перерабатывает ацетаты энергетически более эффективным путем. Эту особенность она приобрела в результате горизонтального переноса генов от бактерии класса Clostridia.

Момент переноса генов удалось датировать методом молекулярных часов. И датировка (240 ± 41 млн лет) совпадает с пермско-триасовым массовым вымиранием (хотя и с достаточно большой неопределенностью).

Есть еще одно обстоятельство. Метаносарцине, как и другим метаногенам, нужен никель. Концентрации никеля в Мировом океане невелики, но так было не всегда. Сибирский вулканизм привел к образованию группы гигантских месторождений никеля, добываемых сегодня «Норильским никелем» (эти месторождения составляют 20% от мировых запасов), а кислотные дожди позволяли попадать этому элементу в океан, стимулируя безудержный рост нового метаногена.

Итак, в пермском бескислородном океане было много пищи, но некому было ее перерабатывать, пока не произошла мутация, приведшая к появлению метаносарцины. Сибирский вулканизм привнес в океан никель, который стимулировал ее безудержный рост, а в атмосферу стал поступать в избытке метан. Окисляясь, метан превращался в парниковый углекислый газ. Вся экосистема оказалась в новом для нее стрессовом состоянии, что и привело к массовому вымиранию организмов.

Возможно, перед нами действительно решение давней проблемы, однако новые гипотезы, конечно, приживаются далеко не сразу. И для публикации статьи [1] Дэну Ротману и его коллегам потребовалось пройти «девять кругов рецензирования».

«Я не знаю, будет ли это самой важной моей статьей. Более того, я не уверен, что в ней всё правильно. Но я не сомневаюсь, что она станет широко обсуждаться в прессе», — сказал мне Дэн через несколько месяцев, получив очередную порцию рецензий.

В геологической истории было пять событий массовых вымираний, называемых великими, с десяток менее заметных и еще известно множество резких пиков на изотопных углеродных кривых. Все ли они связаны с эволюцией микроорганизмов? Если нет, то какие связаны? Уверен, что новая гипотеза окажет существенное влияние на последующие исследования в этом направлении. При изучении работы Дэна Ротмана возникают также и весьма серьезные опасения. Не мутировал ли уже какой-то убийственный микроб, например в приполярных торфяниках, и не выводим ли мы что-то подобное в лаборатории, думая о зеленой энергетике будущего?

Алексей Иванов

  1. Rothman D.H., Fournier G.P., French K.L., Alm EJ., Boyle E.A., Cao C., Summons R.E. Methanogenic burst in the end-Permian carbon cycle. — www.pnas.org/content/early/2014/03/26/1318106111.abstract

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:
Подписаться
Уведомление о
guest

20 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка
8 года (лет) назад

«В декабре 2012 года в докладе на осенней конференции Американского геофизического общества он уже выдвинул совершенно новую гипотезу, объясняющую пермско-триасовое массовое вымирание» Так ли нова данная гипотеза, если воспользоваться трудами В.И.Вернадского и результатами современных исследований органоминеральных образований в организме человека. Биоминерал в современном понимании представляется как сложная целостная функциональная система, развивающаяся по минералогическим законам. «В биологии когда-то возникло понятие симбиоза. Так называют сосуществование разных видов организмов, жизнедеятельность которых помогает взаимному выживанию. В.И. Вернадский распространил понятие симбиоза и на косную субстанцию. Как и всякое вещество биосферы, человек несет в себе как минимум два начала – косное и живое. Косная материя пассивна. Она сама по себе не ищет энергии для самовоспроизводства, не перестраивается для поддержания качества, и потому часть косных тел обладает огромной прочностью в сравнении с живыми телами. Живая материя, напротив, активна. В борьбе за существование она осуществляет действия, направленные на поиск вещества и энергии, необходимых для воспроизводства собственной структуры. Живая материя относительно эластична (в сравнении с большинством косных тел), однако в случае, если воздействие на живое тело превышает некоторый порог, живое тело необратимо разрушается. Это делает необходимым «симбиоз» живого и костного начал для выживания первого». http://journals.tsu.ru/vestnik/&journal_page=archive&id=912&article_id=945 Вот тут-то и возникает вопрос о том, что не является ли концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе в 426 ppm тем порогом при котром происходит смещение кислотно-щелочного баланса до значения рН = 7,3, что является границей между зонами верхней регуляции и верхнего пессимума, где жизнь не возможна и эти параметры задаются генетической программой биологического вида? Причинно-следственную связь между повышением концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе и образованием кальцита в организме человека через смещение кислотно-щелочного баланса достаточно сложно отследить из-за того, что сам кислотно-щелочной баланс не описан в полном объеме. Схожая причинно-следственная связь возникает при мочекаменной болезни. Из статьи по выше приведенной ссылке: «Среди всех этих патогенных образований наибольшее значение с позиций минералогии имеют… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка
8 года (лет) назад

С чем сталкивается человек у себя дома? Эти процессы можно отнести к проблемам личной или индивидуальной безопасности, поэтому эти проблемы каждый будет решать самостоятельно. Имея такую информацию можно не плохо на этом заработать, а можно ее донести для человека и помочь ему решить эти проблемы. К материалам, которые обычно называют гелями, относят не только силикагель (т.е. гели кремниевой кислоты), но также агар-агар (углеводный полимер, получаемый из водорослей), желатин (вещество, родственное простым белкам), различные соли высших кислот (зеленые мыла, целый ряд олеатов и стеаратов), поливиниловый спирт и пр. Ближе всего к гелям по структуре стоят золи, которые также представляют собой двухкомпонентные системы, похожие больше на жидкости, нежели на твердые тела. Существуют также гибридные среды, которые состоят из небольших желеобразных частиц, отделенных друг от друга относительно большими областями жидкой фазы. Такие среды иногда называют коагелями. Гели образуются из суспензий или растворов путем установления пространственных связей между молекулами одного компонента, причем возникает трехмерная структура, которвая заключена в сплошную среду второго компонента. Поэтому гель можно рассматривать как полимер со слабыми перекрестными связями. Если дисперсионной средой служит вода, то такой материал называют «гидрогелем» (именно он образуется в поддоне кондиционера в процессе эксплуатации). Обобщим результаты. Используя различные кислоты и соли металлов, можно получить множество других кристаллов. Среди кристаллов, которые хорошо образуются и растут в гелях, можно назвать следующие: тартраты аммония, меди, кобальта, стронция, железа и цинка; оксалаты кадмия и серебра; вольфрамат кальция; иодид свинца; сульфат кальция; кальцит и арагонит; сульфиды свинца и марганца; металлический свинец; медь, золото и многое другое. Для нас имеет значение то, что второй реагент не обязательно должен быть в виде раствора. Можно использовать газообразные реагенты при различных давлениях. Кроме того, не обязательно, чтобы гель был кислым, а основу его не обязательно должен составлять метасиликат натрия; может быть использован, например, силикагель разных марок или гели агар-агара. Существует множество примеров роста кристаллов в… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка
8 года (лет) назад

Основная масса наших граждан молчаливые обыватели, которые свято верят, что в трудную годину наука что-нибудь придумает, и решение проблем будет найдено. Но, похоже, что не в этот раз. На сегодняшний день системный кризис в науке создает ситуацию практически неразрешимую. Минералы, сформировавшиеся в живых организмах, составляют три генетических типа: 1. Биоминералы, физиологично необходимые организму. 2. Патогенные минералы. 3. Биоминералы, которые выделяются в пространство как продукты жизнедеятельности организмов. Очевидно, что среди образований наибольшее значение с позиций минералогии имеют конкременты (органоминеральные образования) мочевой системы и желчных путей, приводящие к мочекаменной и желчнокаменной болезням. Здесь доказывать, что это патогенные минералы для тех, кто переболел или болеет этим заболеванием ничего не надо. От боли впору лезть на стенку, когда камни выходят. Эта задача прикладная, находится в междисциплинарной области знаний, поэтому над ее решением работают, как медики, так и биоминералоги. Биоминералогия это прикладная наука или фундаментальная? Наверно это все-таки прикладная наука с использованием основ фундаментальной науки. Смещение больше в прикладную науку. Схожая задача возникает при решении задачи, которая должна возникать при зависимости «доза-ответ» в координатах зависимости образования кальцита в организме человека от роста концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе, но фундаментальная наука такой зависимости не установила. Иными словами она не сказала, что в темной комнате присутствует черная кошка, которую следует поймать. Поэтому проблему качества воздуха в помещении решают в развитых странах на уровне только прикладной науки (у нас такая прикладная наука отсутствует). Интересно то, что прикладная наука там исходные данные для фундаментальной науки подготовила (спрос на новые знания), а вот перехода исследований на уровень фундаментальной науки не произошел. Не только нет предложений, но их и быть не может, т.к. такие предложения может создать тольо структура, которая занимается чистой фундаментальной наукой, подобной РАН, а вот такой структуры под решение приземленных задач там нет. Поясню на простом примере. Основной целью при выращивании кристаллов в гелях является цель… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка
8 года (лет) назад

Благодаря реформам доктора наук Гайдара и его команды были сняты практически все социальные фильтры смены кадров в системе управления государством. Все больше на вакантные должности в этой системе стали заполнять гопники с базарной психологией. Вот и на Украине, если ты не подпрыгиваешь по команде, то ты уже не гражданин Украины. Если ты не встаешь на колени по команде и не орешь во все горло «Слава Украине!», то ты не гражданин этой страны. Если ты не согласен с управлением государства гопниками, то тогда тебя могут сбросить в Днепр или пустить под гусеницы бронетехники. Такой стиль современного управления. Любопытно, когда Президент США Обама со своими санкциями вместо решения глобальных проблем может стать гопником Обамой? В таких условиях экоцид неизбежен. К вышеизложенной информации я получил письмо следующего содержания: «Мы недавно сделали доклад на конференции по проблеме биосферы и техносферы. Я высылаю Вам текст доклада и презентацию. Там высказано мнение трех человек: А.В.Яблокова, В.Ф. Левченко из Питера и Вашего покорного слуги. Прочтите и прокомментируйте. На мой взгляд, самая большая экологическая опасность для человека — ухудшение качества среды обитания, поскольку человек как биологический вид не способен адаптироваться к среде иного качества, его физиология и биохимия не позволят. Даже незначительные изменения химического состава воздуха, воды и пищи вызывают патологические нарушения в организме человека. И никто, кроме человека не нарушает качество среды обитания. Это ответ природы на нарушение человеком закона, ограничивающего численность популяции всех других видов. Только человек с помощью разума сумел освоить ресурсы и территории, которые недоступны другим видам. Все остальное вполоть до глобального экологического кризиса отсюда. А раз так, то человек должен включить разум на полные обороты для поиска выхода из этого кризиса, а не совершенствовать оружие массового уничтожения людей. Весь интеллектуальный и материальный потенциал человечества занят проблемой милитаризации. Угрози мирной гибели всей популяции человека от изменения качества среды должна убедить властителей в бессмысленности… Подробнее »

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: