Жизнь на хемосинтезе

[bob]

Обнаружены грибы, питающиеся радиацией:
http://science.compulenta.ru/319493/

Добавлю. Ссылку не даю, поскольку ресурс содержит картинки 18+, ограничусь цитатой:
"...Микроскопические "черные грибы", растущие на различных радиоактивных остатках в зоне аварии на ЧАЭС, как выяснилось при исследованиях, принадлежат к трем видам: Cladosporium sphaerospermum, Cryptococcus neoformans и Wangiella dermatitidis. Их "чернобыльские" разновидности росли значительно быстрее под воздействием бета-излучения цезия-137 (то есть потока электронов), характерного для зараженных территорий.
"Активированный" радиацией меланин в четыре раза более эффективен в биохимических превращениях в клетках грибов, чем не подвергшийся облучению, установила Дадачова.
Предыдущими исследованиями было установлено, что грибы вырастают даже на излучающих радиацию обломках графита внутри изолирующего взорвавшийся энергоблок саркофага.
Как отметил участник исследований Артуро Казадеваль, обнаруженные организмы могут найти применение в межпланетных экспедициях, где нет недостатка во вредном для большинства живых существ излучении..."
Так что всё-таки, простые организмы могут извлекать пользу даже из материала разрушенного реактора.

И ещё:
http://mir-gribov.ru/238
"...Как выяснилось, любая радиация, которая не убивала грибы, делала их сильнее. В реальных условиях четвертого энергоблока отмечалось даже явление, названное радиотропизмом – по аналогии с гелиотропизмом (свойственным, например, подсолнухам). Грибы росли в сторону источника радиации, стараясь получить как можно больше излучения. То есть меланин – это не просто инструмент утилизации вредной радиации, а способ получения необходимой энергии..."

Я вот даже подумал насчёт свойства обычных грибов накапливать в больших количествах радиоактивные изотопы - случайность ли? Может быть, в меньших дозах, чем на ядерном реакторе, и привычные нам грибы не прочь подкрепиться?

[-Asket-]

Про грибы здесь уже не раз поминалось:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,91604.msg1838554.html#msg1838554
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93583.msg2121546.html#msg2121546
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93583.msg2121766.html#msg2121766

[Алексис]

Для химического взаимодействия нужны кванты строго определенной энергии - не больше и не меньше. ~0,01-10эв. Любое взаимодействие частицы с энергией 1Мэв приведет к образованию сотен тысяч возбужденных состояний,  локализованных в совершенно различных частях системы) 

Я бы предложил такую модель растения питающегося потоками радиоактивных частиц. Для примера возьмем кактус, вместо иголок и тонкой кожуры покроем его толстой корой из металлоорганики с тяжелыми элементами, которая в необходимой степени ослабляет поток излучения извне. Путь в среднем до уровня меньше 0.1 Мэв для бета излучения. Всяко есть распределение по энергии и какая-то полоса спектра может быть использована внутренними слоями клеток для синтеза органики из углекислоты получаемой извне через поры, так же как дышат растения, и из воды, получаемой из грунта. Внутри может быть несколько слоев таких радиосинтезирующих клеток, настроенных на разные энергии. При этом поглощающая излучение кора будет нагреваться, что тоже может быть использовано. Но расти такой "кактус" должен в экзотических местах, где много радиоактивных элементов, а с этим может быть проблема из-за их рассеянности. 

[летбур]

У меня больше сомнений вызывает вопрос, а хватит ли радиоактивных веществ?

[незлой]

У меня больше сомнений вызывает вопрос, а хватит ли радиоактивных веществ?

научатся обогощать, чё.

[pppppppo_98]

Для химического взаимодействия нужны кванты строго определенной энергии - не больше и не меньше. ~0,01-10эв. Любое взаимодействие частицы с энергией 1Мэв приведет к образованию сотен тысяч возбужденных состояний,  локализованных в совершенно различных частях системы) 

Я бы предложил такую модель растения питающегося потоками радиоактивных частиц. Для примера возьмем кактус, вместо иголок и тонкой кожуры покроем его толстой корой из металлоорганики с тяжелыми элементами, которая в необходимой степени ослабляет поток излучения извне. Путь в среднем до уровня меньше 0.1 Мэв для бета излучения. Всяко есть распределение по энергии и какая-то полоса спектра может быть использована внутренними слоями клеток для синтеза органики из углекислоты получаемой извне через поры, так же как дышат растения, и из воды, получаемой из грунта. Внутри может быть несколько слоев таких радиосинтезирующих клеток, настроенных на разные энергии. При этом поглощающая излучение кора будет нагреваться, что тоже может быть использовано. Но расти такой "кактус" должен в экзотических местах, где много радиоактивных элементов, а с этим может быть проблема из-за их рассеянности. 

Я как-то слаббо представляю клетку покрытую мембраной в несколько сантиметров ( длина пробега ионизирующего излучения)...Сколько же энергии нужно собрать для такой мембраны

[pppppppo_98]

У меня больше сомнений вызывает вопрос, а хватит ли радиоактивных веществ?

Учиывая данные по распостраненности и способности к концетрации- источников излучения  тоже не много

[Dem]

Я бы предложил такую модель растения питающегося потоками радиоактивных частиц. Для примера возьмем кактус, вместо иголок и тонкой кожуры покроем его толстой корой из металлоорганики с тяжелыми элементами, которая в необходимой степени ослабляет поток излучения извне.

А зачем его ослаблять? При попадании частицы в пигмент возможно два исхода:
1) ионизация (получаем энергию)
2) разрушение пигмента (выбивание одного из атомов)
вероятности понятно пропорциональны отношению диаметра атома к диаметру его ядра. И если мы через (1) получим энергии больше чем надо для восстановления после (2) - все нормально.
А то что частица иоизирует подряд много-много молекул - только польза.

[archetip-z]

Количество радиоактивных препаратов таково, что поддерживает температуру Земли в том виде какая она имеется, иначе Земля бы стала камнем ещё 3.5 млрд лет назад. Почему не предположить, что гамма фотоны от данного распада не могут быть причиной хемосинтеза в глубинах Земли. О наличии в недрах наших огромной массы биоты указывал ещё наш соратник и современник, угадайте кто

[pppppppo_98]

Я бы предложил такую модель растения питающегося потоками радиоактивных частиц. Для примера возьмем кактус, вместо иголок и тонкой кожуры покроем его толстой корой из металлоорганики с тяжелыми элементами, которая в необходимой степени ослабляет поток излучения извне.

А зачем его ослаблять? При попадании частицы в пигмент возможно два исхода:
1) ионизация (получаем энергию)
2) разрушение пигмента (выбивание одного из атомов)
вероятности понятно пропорциональны отношению диаметра атома к диаметру его ядра. И если мы через (1) получим энергии больше чем надо для восстановления после (2) - все нормально.
А то что частица иоизирует подряд много-много молекул - только польза.

Релятивистский электрон, который пока движется неконтролируемо разрушит несколько десятков ковалентных связей и несколько сотен водородных связей...Как вы думаете что в таком случае будет с конформацией белка в таком случае....

[pppppppo_98]

Количество радиоактивных препаратов таково, что поддерживает температуру Земли в том виде какая она имеется, иначе Земля бы стала камнем ещё 3.5 млрд лет назад. Почему не предположить, что гамма фотоны от данного распада не могут быть причиной хемосинтеза в глубинах Земли. О наличии в недрах наших огромной массы биоты указывал ещё наш соратник и современник, угадайте кто

Один нюанс...Гамма-кванты в прямую не являются источником энергии для клетки...А релаксационные геохимические процессы вызванные распадом радиоактивных элементов идут вне зависимости от наличия или отсутствия жизни. С другой стороны любой источник тепла приведет к тем же релаксационным процессам. Так что релаксационные геохимические процессы после радиоактивного распада не имеют никакого прямого отношения к метаболизму.

[Алексис]

Я как-то слаббо представляю клетку покрытую мембраной в несколько сантиметров ( длина пробега ионизирующего излучения)...Сколько же энергии нужно собрать для такой мембраны

Да, требуется поглощающий слой общей толщиной несколько сантиметров. Как панцирь или раковина у моллюска. Но вырастить такую конструкцию живому организму действительно сложно. Но запрещено ли такое природное чудо физически вот в чем вопрос. 

Тогда предположим другой механизм. Живые клетки прикрыты слоем камня подобно кораллам. Вокруг радиоактивные породы и газообразная среда. Внутрь радиоактивные вещества клетки не поглощают, а питаются тем, что через пористую оболочку поглощают продукты фотолиза из окружающей среды. Скажем СО2 под действием жесткого изучения распадается на СО и О2, оба вещества химически более активны, чем исходная углекислота. Или попутно N2 распадается и образует серию окислов, также активных. Такие же варианты с окислами серы. Естественно, что нужный сдвиг направления химических реакций регулируется самой пористой структурой оболочки. Так сказать реализуется внешнее питание.
Как полагаете, такая схема возможна?

[pppppppo_98]

>Но запрещено ли такое природное чудо физически вот в чем вопрос

А физически не запрещены никакие процессу ( кроме процессов с нарущением законов сохранения)...Вопрос лишь в том сколько своюодной энергии ака ресурсов на это потратить

> Живые клетки прикрыты слоем камня подобно кораллам. Вокруг радиоактивные породы и газообразная среда.

Привидите пример в которых клетки будут концетрировать вокруг себя камень, состоящий исключительно из нерадиационных изотопов. Как будет осуществляться метаболизм через камень ? Изначально клетки с оболочкой - тогда как она нарастилась ведь вокруг куча радиактивных изотопов, которые без оболочки за пару секунд развалят любую клетку

[Алексис]

>Но запрещено ли такое природное чудо физически вот в чем вопрос

А физически не запрещены никакие процессу ( кроме процессов с нарущением законов сохранения)...Вопрос лишь в том сколько своюодной энергии ака ресурсов на это потратить

> Живые клетки прикрыты слоем камня подобно кораллам. Вокруг радиоактивные породы и газообразная среда.

Привидите пример в которых клетки будут концетрировать вокруг себя камень, состоящий исключительно из нерадиационных изотопов. Как будет осуществляться метаболизм через камень ? Изначально клетки с оболочкой - тогда как она нарастилась ведь вокруг куча радиактивных изотопов, которые без оболочки за пару секунд развалят любую клетку

В эффективности мало отличной от нуля как раз и есть физическое ограничение. Хотя законы могут и не запрещать. 


Аналоги есть. Тот же перламутр или хитин. Метаболизм через камень? Не знаю, была ли потребность у существ живущих на Земле развить себя такую способность. В иных мирах вполне может и возникнуть. Пористые материалы это же не проблема.
Минералы не содержание радиоактивные изотопы, но способные использоваться для создания жесткой оболочки это карбонаты, фосфаты, алюмосиликаты. Особенно хороши последние, так как часто обладают "рыхлой" структурой (молекулярные сита). Так что тут не видно ограничений.
Но есть и другие примеры. Та же кора деревьев. При толщине в несколько сантиметров вполне способна ослабить бета излучение многих изотопов. Пористость тут тем более не проблема.
А к гамма излучению придется приспосабливаться. В конце концов на Земле через каждый сантиметр вашего тела ежеминутно пролетает какая-нибудь частица и ничего все живут не жалуются. В более жестких условиях организмы должны будут приспособиться, как те чернобыльские грибы. 
Я пока не вижу принципиальных ограничений.

[pppppppo_98]

>Но запрещено ли такое природное чудо физически вот в чем вопрос

А физически не запрещены никакие процессу ( кроме процессов с нарущением законов сохранения)...Вопрос лишь в том сколько своюодной энергии ака ресурсов на это потратить

> Живые клетки прикрыты слоем камня подобно кораллам. Вокруг радиоактивные породы и газообразная среда.

Привидите пример в которых клетки будут концетрировать вокруг себя камень, состоящий исключительно из нерадиационных изотопов. Как будет осуществляться метаболизм через камень ? Изначально клетки с оболочкой - тогда как она нарастилась ведь вокруг куча радиактивных изотопов, которые без оболочки за пару секунд развалят любую клетку

В эффективности мало отличной от нуля как раз и есть физическое ограничение. Хотя законы могут и не запрещать. 


Аналоги есть. Тот же перламутр или хитин. Метаболизм через камень? Не знаю, была ли потребность у существ живущих на Земле развить себя такую способность. В иных мирах вполне может и возникнуть. Пористые материалы это же не проблема.
Минералы не содержание радиоактивные изотопы, но способные использоваться для создания жесткой оболочки это карбонаты, фосфаты, алюмосиликаты. Особенно хороши последние, так как часто обладают "рыхлой" структурой (молекулярные сита). Так что тут не видно ограничений.
Но есть и другие примеры. Та же кора деревьев. При толщине в несколько сантиметров вполне способна ослабить бета излучение многих изотопов. Пористость тут тем более не проблема.
А к гамма излучению придется приспосабливаться. В конце концов на Земле через каждый сантиметр вашего тела ежеминутно пролетает какая-нибудь частица и ничего все живут не жалуются. В более жестких условиях организмы должны будут приспособиться, как те чернобыльские грибы. 
Я пока не вижу принципиальных ограничений.

начну с конца чернобыльские грибы таки не питаются радиацией...Во вторых когда поток гамма-излучения невелик- вполне справляется с ним вшитые и очень энергозаратные механнизмы репарации или апапоза - если поток большой, то всю энергию придется затрачивать на репарацию. Бета излучение может ослабить даже лист бумаги - ибо электроны заряженные и поэтому длина свободного пробега мала,и посему как источник внешнего облучения ни альфа ни бета распад не страшны для организма..Другое дело гамма-кванты и нейтроны. Направленный транспорт концетрация и перенос ионов очень энергозатратен - самый энергетически прожорливый  орган организма на единицу массы далеко не мозг, а почки, который как раз и регулирует солевой обмен- а защитный слой при сильной радиации должен исчисляться сантиметрами

И это только аверс....А у монеты есть еще и реверс- радиоактивные материалы потому и названы радиоактивными, потому что они распадаются- из всех изотопов с периодом полураспада между 100 миллионов лет и 1 миллиардом лет, только K-40 представляет интерес  - он может образовываться в звездном нуклеосинтезе, но и его кларк незначителен, и мало того очень хорошо растворим в воде-эначит никаких обагащенных залежей  создать не может...Уран может образовывать концетрированные залежи, но этот процесс идет только в присутствии кислорода...а значит у какой либо жизни присосаться к этому источнику энергии миимальны....Но свою роль и существенную роль в разогреве недр и поддержание геохимических циклов конечно вносит

[Алексис]

начну с конца чернобыльские грибы таки не питаются радиацией...Во вторых когда поток гамма-излучения невелик- вполне справляется с ним вшитые и очень энергозаратные механнизмы репарации или апапоза - если поток большой, то всю энергию придется затрачивать на репарацию. Бета излучение может ослабить даже лист бумаги - ибо электроны заряженные и поэтому длина свободного пробега мала,и посему как источник внешнего облучения ни альфа ни бета распад не страшны для организма..Другое дело гамма-кванты и нейтроны. Направленный транспорт концетрация и перенос ионов очень энергозатратен - самый энергетически прожорливый  орган организма на единицу массы далеко не мозг, а почки, который как раз и регулирует солевой обмен- а защитный слой при сильной радиации должен исчисляться сантиметрами

И это только аверс....А у монеты есть еще и реверс- радиоактивные материалы потому и названы радиоактивными, потому что они распадаются- из всех изотопов с периодом полураспада между 100 миллионов лет и 1 миллиардом лет, только K-40 представляет интерес  - он может образовываться в звездном нуклеосинтезе, но и его кларк незначителен, и мало того очень хорошо растворим в воде-эначит никаких обагащенных залежей  создать не может...Уран может образовывать концетрированные залежи, но этот процесс идет только в присутствии кислорода...а значит у какой либо жизни присосаться к этому источнику энергии миимальны....Но свою роль и существенную роль в разогреве недр и поддержание геохимических циклов конечно вносит

Разложим все по полочкам. Я пытаюсь представить, как могла бы существовать полноценная биосфера со всем уровнями и пищевыми цепями, на планете или в недрах планеты, где нет солнечного света для фотосинтеза.
Предположим, что источником энергии для определенного уровня живых существ особенно под землей могут быть радиоактивные изотопы. Ясно, что это долгоживущие изотопы, которые не дают сильного фона гама излучения. Этот уровень аналогичен земным растениям. Вместо фотосинтеза - хемосинтез активированный, пусть бета излучением. К фону гама излучения эти "растения" устойчивы. Допустим, эти "растения" могут производить кислород или другой химически активный газ.
Ограниченность времени полураспада можно не учитывать. Допуская, что эволюция началась также как на Земле, но потом условия на планете изменились, и жизнь приспособилась к новым условиям.

Помимо этого там же может существовать царство грибов, которые используют совсем другой хемосинтез. Поэтому упоминание с чернобыльскими грибами вполне корректно.
Также могут существовать животные, которые питаются грибами и "растениями" и получают энергию уже из других источников, пусть это кислород или другой активный газ.

Вот такая схема. Мне интересна насколько она возможна/невозможна по физико-химическим соображениям, поскольку я её предположил в фандопущени в своем рассказе:
http://samlib.ru/s/sapiga_a_w/mars_incognita.shtml

[-Asket-]

ПОЧВЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ В ЗОНЕ УРАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЭЛЬКОНСКОГО ГОРСТА
По данным Госатомнадзора Дальневосточного округа РФ в зоне урановых месторождений Южной Якутии на территории Эльконского горста в процессе детальной геологической разведки было извлечено из недр и складировано в отвалы более 1 млн. т горнорудной массы. Общее количество урана, содержащегося в данной рудной массе, составляет около 2000 т.

Цель исследования: изучение численности и распределения основных групп микроорганизмов по профилю мерзлотных почв на территории Эльконского горста, и выявление корреляции между различными параметрами, характеризующими состояние микробного комплекса.

Материалы и методы исследований
Нами исследованы два разреза аллювиальных почв, один (р. 2Г-06) на низкой пойме ручья Пропадающего, дренирующего радиоактивные отвалы участка Курунг 1, на расстоянии 500 м от начала отвалов, а второй разрез (р. 6ЭГ-03) был заложен на высокой пойме среднего течения р. Курунг, в 8 км от участка Курунг 1.

Результаты исследований и их обсуждение
В почве р. 2Г-06 отмечается два максимума почти равнозначных по содержанию U – 1000 мг/кг на глубине 4–14 см и 1120 мг/кг на глубине 42–52 см. В почвенном профиле р. 6ЭГ-03 зафиксирован всего один пик содержания урана равный 6 мг/кг на глубине 11–14 см. Интенсивность накопления урана в исследуемых аллювиальных почвах падает по мере удаления от радиоактивных отвалов, что полностью подтверждается значениями коэффициента накопления (Кн). Так, если на расстоянии 500 м от отвалов (р. 2Г-06) К_н равен 211, то в почве р. 6ЭГ-03 на расстоянии 8 км от источника загрязнения отмечается уже только фоновое содержание U (К_н = 1,2). Количество микроорганизмов, населяющих эти почвы по данным посевов на плотные питательные среды, колебалось от 10³ до 10⁷ КОЕ/г почвы. В наших исследованиях максимальное количество микроорганизмов в аллювиальных почвах (76 млн. кл/г), оказалось меньше на 2 порядка, чем в исследованных ранее палевых лесных почвах Центральной Якутии (3–8,5 млрд. кл/г) и на три порядка меньше, чем в почвах средней и южной тайги (20–50 млрд. кл/г) европейской территории России.
Распределение микроорганизмов по профилю исследованных почвенных разрезов сильно отличалось друг от друга. Установлен особый характер распределения их по профилю почвы в зависимости от содержания урана. Например, в почве радиоактивно-загрязненного р. 2Г-06 на глубине 18–28 см с уменьшением содержания урана до 161 мг/кг наблюдается увеличение численности всех исследованных эколого-трофических групп микроорганизмов (гетеротрофы – 7,17·10⁷ КОЕ/г, олигонитрофилы – 6,37·107, мицелиальные грибы – 7,58·10⁷, актиномицеты – 6,77·10⁷ КОЕ/г).
В остальных образцах данного разреза с увеличением содержания урана в почве наблюдается исчезновение или спад численности микроорганизмов на 1–2 порядка. В отличие от загрязненного р. 2Г-06, в «чистом» р. 6ЭГ-03 численность микроорганизмов остается достаточно высокой по всему почвенному профилю и зависит от температуры почвы, как в естественных почвах. Степень корреляции с температурой была высока, но с разными микроорганизмами корреляция была как строго положительной (r = +1), так и строго отрицательной (r = –1). Оценка корреляции численности основных эколого-трофических групп микроорганизмов с такими факторами, как содержание урана, температура и влажность почвы показала, что в загрязненном разрезе она имела сильную отрицательную связь (r = –0,6) с содержанием урана. Численность же целлюлозолитических бактерий неожиданно показала положительную связь (r = 0,8) с ураном. Обнаружены ярко пигментированные колонии микроорганизмов на глубинах с повышенным содержанием урана.
Кроме того, из аллювиальной почвы радиоактивно-загрязненного разреза на глубине 42–52 см, где наблюдали пик содержания урана равный 1120 мг/кг, при определении целлюлозолитических микроорганизмов был выделен целлюлозолитический гриб морфологически близкий к роду Fuzarium. Этот микроорганизм отличался бурным ростом, ранее в исследованных нами почвах Якутии его не обнаруживали.
В нашем исследовании наиболее устойчивыми к повышенному содержанию урана оказались целлюлозоразрушающие грибы, их численность на глубине 42–52 см в радиоактивно – загрязненной почве с содержанием урана 1120 мг/кг возросла на 2 порядка до 1,35·10⁵ КОЕ/г и появились новые виды целлюлозолитических грибов морфологически близкие к роду Fuzarium. Кроме того, также были обнаружены пигментированные колонии микроорганизмов черного цвета в горизонтах с повышенным содержанием урана морфологически близкие к родом Cladosporium sp, и Wangiella dermatitidis.

[pppppppo_98]

И что из этого длинющего копипаста следует?

[-Asket-]

Не знаю, следует ли что-то, но смахивает на то, что обнаружили в Чернобыле. Не просто так же грибы с темной пигментацией демонстрируют "бурный рост" в слое с пиковым содержанием урана. Возможно, что и здесь имеет место активация меланина, который становится более активным в биохимических реакциях.

[bob]

Ученые нашли "автономные" колонии бактерий на дне Марианской впадины:

http://ria.ru/eco/20130317/927700842.html