Ученые: доли изотопов кислорода выдадут фотосинтез на экзопланетах
Следы фотосинтезирующей жизни на планетах за пределами Солнечной системы можно обнаружить по особому соотношению долей изотопов кислорода и отсутствию в атмосфере молекул, состоящих из двух "тяжелых" атомов этого газа, заявляют планетологи в статье, опубликованной в журнале Science.
"Помимо прочих вещей, во время фотосинтеза в тканях растений формируются и молекулы кислорода. Они являются продуктом работы пятиступенчатого биологического конвейера, который начинается с расщепления воды и заканчивается формированием кислорода. Мы обнаружили, что этот процесс производит меньше тяжелых молекул, чем это происходило бы, если бы они формировались случайно", - заявил Лоренс Йеун (Laurence Yeung) из университета Райсов в Хьюстоне (США).
Йеун и его коллеги совершили это открытие, наблюдая за фотосинтезом в клетках растений. Изначально авторы статьи экспериментировали с водяными гиацинтами, помещенными в герметичный аквариум, однако растения неожиданно погибли, и их место заняли водоросли и бактерии, которые и помогли планетологам понять, как можно найти следы растений в атмосфере экзопланет.
Как объясняют ученые, молекулы кислорода формируются в особом белковом комплексе, в так называемой "фотосистеме-2", которая одновременно разрывает две молекулы воды и соединяет их атомы кислорода в единую молекулу. "Конвейеры" этого белка, как показали наблюдения авторов статьи, устроены по-разному - один из них легче справляется с тяжелыми атомами кислорода, чем второй.
Благодаря этому молекулы, состоящие из тяжелых изотопов - кислорода-17 или кислорода-18, формируются внутри растений гораздо хуже, чем они это делали бы без помощи "фотосистемы-2". По этой причине растения будут выделять в атмосферу гораздо меньше тяжелого кислорода, чем это происходило бы в том случае, если бы кислород формировался в ходе расщепления молекул воды ударами молний или в ходе каких-то других "неживых" процессов. Со временем, недостаток тяжелого кислорода будет заметен по всей атмосфере.
Йеун и его коллеги предполагают, что это необычное свойство фотосинтезирующих организмов можно использовать для поиска следов жизни за пределами нашей планеты - по их расчетам, даже существующие сегодня спектроскопы смогут уловить характерные пропорции в долях "тяжелых" изотопов кислорода в атмосфере в том случае, если в ее океанах присутствуют колонии планктона.
"Помимо прочих вещей, во время фотосинтеза в тканях растений формируются и молекулы кислорода. Они являются продуктом работы пятиступенчатого биологического конвейера, который начинается с расщепления воды и заканчивается формированием кислорода. Мы обнаружили, что этот процесс производит меньше тяжелых молекул, чем это происходило бы, если бы они формировались случайно", - заявил Лоренс Йеун (Laurence Yeung) из университета Райсов в Хьюстоне (США).
Йеун и его коллеги совершили это открытие, наблюдая за фотосинтезом в клетках растений. Изначально авторы статьи экспериментировали с водяными гиацинтами, помещенными в герметичный аквариум, однако растения неожиданно погибли, и их место заняли водоросли и бактерии, которые и помогли планетологам понять, как можно найти следы растений в атмосфере экзопланет.
Как объясняют ученые, молекулы кислорода формируются в особом белковом комплексе, в так называемой "фотосистеме-2", которая одновременно разрывает две молекулы воды и соединяет их атомы кислорода в единую молекулу. "Конвейеры" этого белка, как показали наблюдения авторов статьи, устроены по-разному - один из них легче справляется с тяжелыми атомами кислорода, чем второй.
Благодаря этому молекулы, состоящие из тяжелых изотопов - кислорода-17 или кислорода-18, формируются внутри растений гораздо хуже, чем они это делали бы без помощи "фотосистемы-2". По этой причине растения будут выделять в атмосферу гораздо меньше тяжелого кислорода, чем это происходило бы в том случае, если бы кислород формировался в ходе расщепления молекул воды ударами молний или в ходе каких-то других "неживых" процессов. Со временем, недостаток тяжелого кислорода будет заметен по всей атмосфере.
Йеун и его коллеги предполагают, что это необычное свойство фотосинтезирующих организмов можно использовать для поиска следов жизни за пределами нашей планеты - по их расчетам, даже существующие сегодня спектроскопы смогут уловить характерные пропорции в долях "тяжелых" изотопов кислорода в атмосфере в том случае, если в ее океанах присутствуют колонии планктона.