Почему горячие источники Йеллоустоуна светятся радугами?
#Йеллоустоун #Экстремофилы #Наука #Гранпризматические #Термофилы #Цианобактерии #НаукиОЗемле #Астробиология #ГорячиеИсточники #НациональныеПарки #Микробиология #ДавайтеИсследуем
Цвет бактерий Йеллоустоуна, объяснение цвета гранпризматических источников, термофилы Йеллоустоуна, экстремофилы NASA, TAQ-полимераза Thermus aquaticus, микробные маты горячих источников, температурные диапазоны цианобактерий, наука о горячих источниках Йеллоустоуна, аналоги жизни на Европе, теплолюбивые микробы ранней Земли, гидротермальная астробиология, факты о гранпризматических набережных, микробиология гейзерных бассейнов
Цвета Йеллоустоуна — это не краска, они живые. Эти оранжевые, жёлтые и зелёные кольца вокруг Большого призматического источника и соседних водоёмов образованы теплолюбивыми микробами, называемыми термофилами и цианобактериями. Каждый оттенок соответствует определённой «зоне комфорта» температуры, химического состава и света. Вблизи почти кипящего центра выживают только самые стойкие специалисты; отступите на несколько градусов, и новые микробные сообщества возьмут верх, оставляя яркие полосы, подобные живым топографическим линиям. В результате получается радуга, по которой можно пройти – доказательство того, что жизнь адаптируется с поразительной точностью.
Что такое термофилы?
Это микроорганизмы (бактерии и археи), которые не просто переносят тепло – они в нём нуждаются. Их белки усилены молекулярным «укреплением», их мембраны устойчивы к плавлению, а их ферменты работают быстрее всего там, где большинство биологических процессов разрушается. Одним из ярких примеров из Йеллоустоуна является Thermus aquaticus, чей термостабильный фермент Taq-полимераза произвел революцию в ДНК-тестировании, сделав ПЦР практически осуществимой при высоких температурах. Это единственное открытие в Йеллоустоуне помогло современной криминалистике, медицине и эволюционной биологии сделать большой шаг вперёд.
Почему цвета меняются с удалением от центра
Температура в горячем источнике обычно падает по мере удаления от центра. Различные микробы доминируют в узких температурных диапазонах, образуя микробные маты. Вблизи самых горячих ядер вы увидите более бледные или сине-зелёные зоны; дальше, по мере
охлаждения воды и смещения солнечного света, пигменты и вспомогательные молекулы (например, каротиноиды и варианты хлорофилла) регулируют фотосинтез и защиту от яркого света, создавая оранжевые и тёмно-зелёные оттенки. То, что кажется искусством, на самом деле — многослойная экология: миллиарды клеток, образующих сообщества, связанные между собой химией и светом.
Машина времени на ранней Земле
Гидротермальные бассейны Йеллоустоуна отражают условия, которые могли быть обычными миллиарды лет назад: горячая вода, растворённые минералы, колеблющаяся кислотность и всплески энергии. Изучение этих сообществ помогает учёным моделировать, как ранние микробы питались, находили убежище и эволюционировали. Если жизнь могла процветать в горячих, кислых, богатых минералами водоёмах на ранней Земле, это расширяет наши представления о том, где жизнь могла впервые зародиться – или сохраниться – где-либо ещё.
Подсказки к жизни за пределами Земли
Астробиологи рассматривают Йеллоустоун как полевой класс. Если в здешних обжигающих водоёмах процветают активные сообщества, аналоги могут существовать в гидротермальных зонах на Марсе (древние горячие источники, сохранившиеся в горных породах) или в подземных океанах Европы и Энцелада, где химическая энергия могла бы питать микробов без солнечного света. Приборы, разработанные для будущих миссий, часто заимствуют уроки из Йеллоустоуна: какие пигменты должны искать датчики? Какие минералы сигнализируют о прошлой гидротермальной химии? Как избежать загрязнения хрупкой инопланетной экосистемы, если мы её обнаружим?
Советы посетителям (не оставляйте следов):
Держитесь на настилах – микробные маты хрупкие и легко повреждаются. Соблюдайте правила безопасности, учитывайте направление ветра и пара (снаряжение и линзы быстро запотевают) и посещайте Йеллоустоун вне часов пик для лучшего цветового контраста и меньшего скопления людей. Поляризованный фильтр поможет подчеркнуть текстуру поверхности; дроны в парке запрещены.
Мини-FAQ
В: Все ли цвета создаются живыми микробами?
О: В основном, но не только. Глубина воды, содержание минералов и рассеивание света также формируют то, что вы видите. Яркие внешние кольца представляют собой преимущественно микробные маты; тёмно-синий центр часто отражает глубину и чистоту воды.
В: Насколько горячи источники Йеллоустона?
О: Многие имеют температуру от 65 до 93 °C (от 150 до 200 °F), а некоторые источники горячее. Различные микробы специализируются на этом градиенте, образуя отдельные полосы.
В: Как это связано с ДНК-тестированием?
О: Taq-полимераза из Йеллоустона термофила позволила проводить термоциклирование в ПЦР, превратив сложный лабораторный метод в надёжный и повседневный инструмент для медицины, криминалист...
Информация по комментариям в разработке