Глубокая жизнь: как разломы земной коры создают энергию для подземных микроорганизмов

Схема окислительно-восстановительных реакций, вызванных механическими процессами в глубинных слоях каменистых планет. (A) Формирование пригодных для жизни условий в недрах по мере преобразования силикатной коры различными геологическими процессами, такими как деформация коры, тектоника плит и мантийные плюмы. (B) Микробы используют энергию и электроны для роста и деления клеток в системах разломов, где существуют окислительно-восстановительные градиенты. (C) Реакции минералов с водой преобразуют механическую энергию в химическую и запускают цикл окисления-восстановления железа в глубокой биосфере. Автор: Доктор У Сяо

Китайские исследователи поставили под сомнение давнее убеждение, что «вся жизнь зависит от солнечного света». В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, учёные выяснили, как микроорганизмы в глубинных слоях Земли получают энергию из химических реакций, вызванных разломами земной коры. Это открытие проливает свет на жизнь в недрах планеты.

Работу возглавили профессор Хэ Хунпин, член Китайской академии наук (CAS), и профессор Чжу Цзяньси из Гуанчжоуского института геохимии CAS.

Долгое время считалось, что глубокие слои Земли непригодны для жизни из-за отсутствия солнечного света и органических веществ. Однако в последние годы там обнаружили обширную и активную биосферу, населённую разнообразными микроорганизмами. Эти микробы получают энергию за счёт абиотических окислительно-восстановительных реакций при взаимодействии воды с горными породами. Водород (H₂) служит их основным источником энергии, а окислители необходимы для метаболизма, но их происхождение до сих пор оставалось загадкой.

Чтобы разгадать эту тайну, исследователи смоделировали процессы разломов земной коры и обнаружили, что свободные радикалы, образующиеся при разрушении пород, могут разлагать воду, создавая водород и окислители, такие как перекись водорода (H₂O₂). Эти вещества формируют в системах разломов особый окислительно-восстановительный градиент, который может вступать в реакцию с железом (Fe) в подземных водах и породах — окисляя двухвалентное железо (Fe²⁺) до трёхвалентного (Fe³⁺) или восстанавливая его обратно, в зависимости от условий.

В разломах, богатых микроорганизмами, выработка водорода, вызванная сейсмической активностью, оказалась в 100 000 раз выше, чем при других известных процессах, таких как серпентинизация и радиолиз. Команда доказала, что этот механизм эффективно поддерживает цикл окисления-восстановления железа, который, в свою очередь, влияет на геохимические процессы углерода, азота и серы — обеспечивая метаболизм микробов в глубинной биосфере.

Исследование открывает новые горизонты в понимании источников энергии и экологического разнообразия подземной биосферы. Профессора Хэ и Чжу также отметили, что системы разломов на других планетах земного типа могут создавать условия для внеземной жизни, что расширяет возможности её поиска за пределами Земли.

Больше информации: Xiao Wu et al, Crustal faulting drives biological redox cycling in the deep subsurface, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx5372. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx5372

Источник: Китайская академия наук