Виртуален метаноген показва как би могъл да изглежда животът на екзопланети

Учени създадоха опростен виртуален модел на извънземна клетка, за да проследят как микроби, произвеждащи метан, биха повлияли на атмосферата и океаните на различни екзопланети. Изследването, публикувано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, използва базов модел на сферична метаногенна микробна клетка и проверява как промени в размера, жизнения цикъл и метаболизма биха изходили в различни биосфери.

Как работи моделът

Екипът, ръководен от астрофизика Арвен Никълсън от университета в Ексетър, „пусна“ виртуалната клетка върху хипотетични планети, за да симулира нейното взаимодействие с околната среда. Моделът не започва от характеристиките на конкретна планета, а от обща, правдоподобна биологична единица — сферична метаногенна клетка — и проследява как би се адаптирала и какви атмосферни следи би оставила в различни условия.

За разлика от организми, зависещи от светлина, метаногените черпят енергия чрез хемосинтеза и могат да функционират независимо от слънчевата светлина. Това ги прави подходящ пример за проучване на живот в тъмни области, например дълбоки океани или планети с ограничена звездна осветеност.

Основни открития

Симулациите показват, че наличието и отношенията на газове като водород и метан в една атмосфера са тясно свързани с вътрешните характеристики на микроба. По-конкретно, промените в размера на клетките, продължителността на живота им и техните взаимодействия с околната среда влияят върху това колко метан и водород се задържат в атмосферата. В резултат, животът действа така, сякаш „изтрива“ абиотичните белези на своята среда, трансформирайки състава на газовете по начини, които биха могли да бъдат забелязани от астрономите.

Изследователите отбелязват, че различни форми на живот в океана — от тънък слой водорасли до малки едноклетъчни — биха могли да дават еднакви биосигнатури. Това означава, че спектралните следи, които търсим с телескопи, може да не разкриват конкретната форма на живота, а по-скоро вида на химическите промени, които той предизвиква.

Екипът също така предполага, че при конкуренция за ресурси на екзопланети в полза може да бъде по-малките и по-дълголетни метаногени, които изискват по-малко енергия и по-добре се приспособяват към ограничени условия, отколкото по-големи, с кратък живот.

Приложения и предизвикателства

Този подход позволява на учените да обърнат традиционната логика: вместо да предсказват какъв живот би могъл да съществува на дадена планета според нейните условия, те започват от общ биологичен модел и разглеждат как той би променил различни среди. По този начин се получават прогнози за възможни биосигнатури, които да насочат наблюденията с бъдещи телескопи.

Екипът планира да разшири работата, като изгради опростени модели на фотосинтезиращи клетки и проучи техните въздействия върху разнообразни екзопланетни среди. Тези модели ще подпомогнат различаването на истински биосигнатури от газова химия, породена от геоложки процеси.

Изследването обръща внимание и на вероятността първите форми на живот на Земята да са били метаногени преди около четири милиарда години, когато кислородът е бил минимален. Също така се разглеждат екзотични варианти на светове, сред които земеподобни океански планети и по-големи „хикеански“ планети с богати на водород атмосфери.

Какво означава това за търсенето на извънземен живот

Авторите предупреждават, че дори при откриване на ясни биосигнатури може да остане неясна физическата природа на организмите, които ги произвеждат. „Можем да използваме сферични микроби като представителен модел, но дори и да намерим биосигнатура… пак няма да знаем как изглежда той“, посочва Никълсън. Търсенето на живот в реалността рядко ще прилича на научната фантастика — по-вероятно е да се окажем пред газови следи, които разкриват присъствието на биология, без да разкриват нейната форма.