La gente se ha preguntado durante mucho tiempo cómo es la vida la primera vez en la tierra, y si hay vida fuera de nuestro planeta en nuestro sistema solar. Los científicos tienen razones para creer que algunos meses están en nuestro sistema solar, como la Europa de Júpiter y el Encelado de Saturno, pueden contener océanos líquidos profundos y salados debajo de la cáscara de hielo. Los volcanes de costa podrían calentar estos defectos de los océanos y dar los productos químicos básicos necesarios para vivir.
Volcanes similares en el mar profundo ubicado en la vida de apoyo para el mantenimiento de la paz en el país que vive dentro de una roca sólida sin luz solar y oxígeno. Algunos de estos microbios, llamados termófilos, viven a temperaturas lo suficientemente calientes como para hervir agua a la superficie. Crecen a partir de productos químicos que salen de los volcanes activos.
Dado que estos microorganismos existían antes de que hubiera fotosíntesis o oxígeno en la Tierra, los científicos piensan que estos volcanes profundos podrían recordarles los primeros hábitats y la vida en la tierra y más allá.
Para determinar si la vida podría existir fuera del país en estos mundos oceánicos, la NASA fue en 1997. Cassini Saturno en órbita Saturno. La agencia también envió tres naves espaciales en órbita en 2011. Años, y durante 2011. Año, y depende de todo en el mundo y tomará muy bien en 2011 y voló en el año 2011. Esta nave espacial es en 2011. años y voló para ser excelente para ser excelente y en progreso. Encuesta en 2011. Los años en la vida se verán en su totalidad en Europa.
El diagrama del interior de la luna de Saturno de Encelado, que puede tener spares calientes debajo de su océano. Área: NASA / JPL-CalTech / Space Scient Institute; Interior: LPG-CNRS / U. Nantes / u. Angers. Composición gráfica: ESA
Sin embargo, para que los científicos planetarios interpreten los datos que se recopilan, primero deben comprender cómo los hábitats similares funcionan y el anfitrión viven en la Tierra.
Mi laboratorio microbiológico en la Universidad de Massachusetts Amherst estudia termofilos de aguas termales sobre volcanes de aguas profundas también se llaman aberturas hidrotérmicas.
Bucear muestras de profundidad para la vida
Crecí en Spokane, Washington, y estuve en centímetros de cenizas volcánicas en su casa cuando Mountain St. Helens 1980. Años. Ese evento me llevó a mi fascinación por los volcanes.
Unos años más tarde, mientras estudiaba sobre el Colegio Oceangrafius, recogí muestras de Hot Springs de St. Helens y estudié Thermofil desde el lugar. Más tarde, recolecté muestras en aberturas hidrotérmicas a lo largo de la cadena de montaña volcánica submarina a cientos de kilómetros de la costa de Washington y Oregon. Seguí estudiando estas aberturas hidrotérmicas y sus microbios durante casi cuatro décadas.
Los submarinos enviados viajan profundamente bajo el agua para recolectar muestras de las aberturas hidrotérmicas. Gavin Eppard, Whoi / Expedition en Deep Lope / Noaa / Oer, CC
Los pilotos submarinos recolectan muestras a mi equipo usan aberturas hidrotérmicas utilizando personas submarinas ocupadas o controles remotos. Estos vehículos están descendiendo al océano de los barcos de investigación en los que los científicos realizan investigaciones las 24 horas del día, a menudo semanas al mismo tiempo.
Las muestras recolectadas incluyen rocas y calentamiento de fluidos hidrotermales que se elevan de las grietas en el marino.
Los submarinos usan una estimación mecánica para recolectar rocas y bombas de muestreo especiales y pamps para recolectar fluidos hidrotérmicos. Los submarinos generalmente permanecen en las hidroaviones alrededor del día antes de devolver muestras a la superficie. Hacen más viajes al Sea Place en cada expedición.
Dentro del tiburón rocoso sólido, el fluido hidrotérmico como caliente a 662 grados Fahrenheit (350 Celsius) se mezclan con agua de mar fría en grietas y poros. La mezcla de líquido hidrotérmico y agua de mar crea temperaturas ideales y condiciones químicas que los termofilos deben vivir y crecer.
Las mareas que se elevan de las aberturas hidrotérmicas en el Océano Atlántico. П. Rona / OAR / Programa Nacional de Internet; Noaa
Cuando los submarinos regresan al barco, los científicos, incluido mi equipo de investigación, comienzan a analizar la química, los minerales y los materiales orgánicos como el ADN en las muestras de agua y rocas recolectadas.
Estas muestras contienen microbios vivos que podemos cultivar, por lo que cultivamos microbios que están interesados en estudiar mientras están a bordo. Las muestras proporcionan una grabación a medida que los microbios viven y crecen en su entorno natural.
Termófilos de laboratorio
Regreso a mi laboratorio en Amherst, mi equipo de investigación aísla nuevos microbios de muestras hidrotérmicas y las establece en condiciones que imitan a los experimentados en la naturaleza. Los alimentan con productos químicos volcánicos como hidrógeno, dióxido de carbono, azufre y hierro y miden su capacidad para crear compuestos como metano, sulfuro de hidrógeno y magnetita mineral magnética.
El microbio termofílico aislado por el laboratorio Holden de la apertura hidrotérmica en el Océano Pacífico. Crece a 194 grados Fahrenheit (90 Celsius) sobre agua, azufre y hierro. Lin et al., 2016 / Sociedad Microbiológica
El oxígeno suele ser mortal para estos organismos, por lo que los cultivamos en fluido hidrotermal sintético y en tuberías selladas o en grandes biorreactores sin oxígeno. De esta manera, podemos controlar la temperatura y los requisitos químicos que necesitan crecimiento.
A partir de estos experimentos, estamos buscando la distinción de señales químicas que estos organismos producen naves espaciales o instrumentos que aterrizan en superficies extraterrestres pueden descubrir potencialmente.
También creamos modelos de computadora que mejor describen cómo creemos que estos microbios crecen y compiten con otros organismos en las aberturas hidrotérmicas. Estos modelos se pueden aplicar en las condiciones que creemos que existían en un país temprano o en los mundos oceánicos para ver que estos microbios podrían transmitirse en estas condiciones.
Luego analizamos proteínas de los termofilos que recopilamos que entendemos cómo trabajan estos organizadores y se adaptan al cambio de condiciones ambientales. Toda esta información lleva a nuestra comprensión de cómo la vida puede existir en entornos extremos en y fuera del país.
Utilizado para termófilos en biotecnología
Además de proporcionar información útil a los científicos planetarios, la investigación termofílica también proporciona otros beneficios. Muchas proteínas en los termófilos son nuevas ciencias y útiles para la biotecnología.
El mejor ejemplo de esto es una enzima llamada ADN polimerasa, utilizada para la replicación artificial de ADN en el laboratorio con una reacción en cadena de la polimerasa. La ADN polimerasa utilizada por primera vez para la reacción en cadena de la polimerasa se purificó a partir de la bacteria termofílica termus aqueus en 1976. Esta enzima debe ser resistente al calor de replicación para trabajar. Toda la secuenciación del genoma en diagnóstico clínico, resolución del delito, pruebas genealógicas e ingeniería genética utiliza ADN polimerasa.
La ADN polimerasa es una enzima que juega un papel esencial en la replicación del ADN. La forma resistente al calor termofílica es útil en la bioeninging. Christinelmiller / Wikimedia Commons, CC BI-SA
Mi laboratorio y otros investigan que los termófilos pueden usarse para degradar los desechos y la producción de productos comercialmente útiles. Algunos de estos organismos crecen en la leche de desecho de las granjas lecheras y las aguas residuales de la cervecería, materiales que causan matar a los peces y zonas muertas en estanques y bahías. Los microbios luego producen biohidrógeno a partir de desechos, un compuesto que puede usarse como fuente de energía.
Las aberturas hidrotérmicas se encuentran entre los ambientes más fascinantes e inusuales de la Tierra. Con ellos, las ventanas hasta la primera vida en la Tierra y más ancho pueden acostarse en el fondo de nuestros océanos.
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