Desítky kilometrů pod povrchem — v místech, kde tlak drtí struktury a teplota přesahuje hranice, které považujeme za slučitelné se životem — přesto něco žije. Tento skrytý svět představuje zcela jiný model evoluce. Tichý, neviditelný, ale možná zásadní pro naši budoucnost.
Vědci objevili biosféru, která odporuje představám o životě
Přibližně před deseti lety se několik nezávislých vědeckých týmů pustilo do ambiciózního úkolu: zjistit, co se opravdu nachází hluboko pod zemskou kůrou. Pomocí hlubinných vrtů, podzemních laboratoří i studia geologických puklin zjistili, že život není omezený na oceány, povrch planety nebo atmosféru — ale sahá stovky metrů a místy i několik kilometrů pod zem.
Výsledek byl ohromující: v hloubkách, kde by měl život být fyzikálně nemožný, existují mikroorganismy s unikátní biochemií, extrémní odolností a metabolismem odlišným od všeho, co známe.
Tento objev postupně přepisuje definici obyvatelné zóny nejen na Zemi, ale i v rámci kosmického výzkumu.
Podsvětí planety: kolik života se skrývá pod námi?
Odhady vědců jsou překvapivé: Podzemní biosféra může obsahovat více biomasy než všechny oceány dohromady. Ačkoli jde převážně o jednobuněčné organismy, jejich celková hmotnost by mohla představovat až 15–20 % veškerého života na Zemi.
Tento svět existuje v prostředí, které bychom považovali za absolutně nepřátelské:
tlak tisíce atmosfér
teploty od 60 °C po více než 120 °C
téměř nulová dostupnost kyslíku
minimální množství organických látek
někdy i milion let bez obnovy živin
A přesto tu mikroorganismy přežívají, často s extrémně pomalým metabolismem — některé buňky se dělí jednou za několik desetiletí.
ČTĚTE TAKÉ: Planeta plná ohně: místa na Zemi, kde geologie ukazuje svůj nejdivočejší režim
Svět bez slunce: jak mohou organismy žít tam, kam světlo nepronikne?
Klíčem je chemolitotrofie — schopnost získávat energii nikoli ze slunce, ale z chemických reakcí minerálů.
V hloubkách planety vládnou organismy, které využívají:
vodík uvolňovaný rozpadem radioaktivních minerálů
methan a síru vznikající trváním geochemických procesů
železo a mangan jako zdroj elektronů
reakce mezi vodou a horninami (serpentinizační procesy)
Jinými slovy, život se tu živí samotnou geologií.
To zásadně mění to, co si myslíme o životě jinde ve vesmíru. Pokud existují planety bez slunečního světla, ale s aktivní geologií — mohou být obyvatelné.
Extrémní limity života: tělo na hranici fyziky
Hluboká biosféra představuje organismy, které posunuly hranice života na úplně nový level. Některé mikroorganismy přežívají:
tlak přes 300 MPa, dostatečný na to, aby drtil ocelové struktury
teploty nad 120 °C, kde by se běžné proteiny ihned rozpadly
extrémní kyselost či zásaditost
prostředí bez kyslíku po miliony let
Jejich buněčné membrány, DNA opravy a bílkoviny jsou přizpůsobené tak, aby fungovaly v prostředí, kde by běžný život zanikl v řádu sekund.
Jedna z nejpozoruhodnějších vlastností je ultrapomalý metabolismus. Tyto organismy žijí „ve zpomaleném čase“ — jejich životní cyklus může trvat stovky let, aniž by to bylo považováno za patologii.
ČTĚTE TAKÉ: Voda není jen jedna: fyzikové objevili dvě tekutiny, které vysvětlují její největší záhady
Vrtání do hlubin a laboratoře pod zemí
Věda má dnes několik zdrojů přímých důkazů:
1) Superhluboké vrty (Rusko, USA, Japonsko)
Vrty jako slavný Kolský superhluboký vrt odhalily vrstvy hornin, které obsahovaly fosilizované zbytky mikroorganismů, což dokazuje, že i v dávné minulosti existoval život hluboko pod povrchem.
2) Podzemní laboratoře
V evropských uranových dolech nebo v jihoafrických zlatých dolech vznikly podzemní laboratoře. V hloubkách přes 3 km zde vědci objevili bakterie žijící v izolaci stovky tisíc let, zcela nezávislé na povrchovém ekosystému.
3) Studie hydrotermálních systémů
Organismy přežívající v blízkosti magmatických komor ukazují, že život se umí adaptovat na šílené teplotní gradienty — od vařící vody po žhavé minerály.
4) Analýza mikroskopických tekutin v uzavřených horninách
Tekutiny uvězněné ve starých minerálech často obsahují DNA nebo fragmenty buněk. To umožňuje zrekonstruovat evoluci podzemního života napříč stovkami milionů let.
Tajná vrstva planety, která může ovlivňovat i nás
1) Hlubinný život ovlivňuje chemii atmosféry
Mikroorganismy mohou produkovat methan, spotřebovávat oxid uhličitý nebo ovlivňovat cyklus síry — tedy procesy ovlivňující klima.
2) Možná stopa po původu života
Mnoho vědců se domnívá, že první pozemský život mohl vzniknout právě v hlubinách, nikoli v oceánu.
Tam, kde je stabilní teplo, energie z geochemických reakcí a ochrana před kosmickým bombardováním rané planety.
3) Obyvatelné světy nemusí být „modré“
Pokud život existuje bez slunce, otevírá to možnost, že:
Mars měl hlubinnou biosféru
Europa a Enceladus ji mohou mít dnes
exoplanety bez atmosféry nejsou nutně mrtvé
4) Biotechnologie budoucnosti
Extrémní enzymy (tzv. extremozymy) získané z hlubinných organismů už dnes přinášejí nové možnosti:
stabilní léky
průmyslové katalyzátory odolné teplu
nové způsoby čištění kontaminovaných půd
ČTĚTE TAKÉ: Řeky, které tečou pozpátku: když se příroda na chvíli rozhodne ignorovat fyziku
Co je ještě sporné: máme jen malý vzorek světa pod námi
1) Hloubka obyvatelné zóny
Nejhlubší potvrzený život je kolem 5 km, ale teoretické limity sahají až k 10 km.
Zda tam něco žije, nevíme.
2) Rychlost evoluce
V extrémně pomalém metabolismu může evoluce fungovat úplně jinak — možná mnohonásobně pomaleji než u povrchových organismů.
3) Interakce s geologickými cykly
Může hlubinná biosféra ovlivňovat vznik ložisek kovů, uhlí nebo ropy? Hypotézy existují, ale zatím chybí pevné důkazy.
4) Rizika kontaminace
Vrty mohou zavléct povrchové mikroorganismy do sterilních prostředí a změnit je. Právě proto jsou moderní podzemní expedice pod přísným dohledem.
Tichý svět pod námi
Hluboká biosféra je jedním z největších příběhů současné vědy. Pod naším světem existuje další svět — tichý, pomalý, skrytý. A přesto možná zásadní. Zatím jsme pootevřeli jen první dvířka, ale vše nasvědčuje tomu, že život je mnohem adaptabilnější a mnohem odolnější, než jsme si kdy mysleli.
Možná právě hluboko pod námi leží odpověď na otázku, jak život vznikl — a kde všude ve vesmíru ho můžeme hledat.
Zdroje
Edwards, K., Becker, K., Colwell, F. (2012). The Deep, Dark Biosphere. Nature Reviews Microbiology, 10, 599–612.
Heberling, C. et al. (2010). Radiolytic Hydrogen Production and Sustenance of Subsurface Microbial Life. Nature Geoscience, 3, 142–145.
Onstott, T. et al. (2019). Deep Subsurface Microbiology. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 47, 1–29.
Pedersen, K. (1993). The Deep Subterranean Biosphere. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 38, 271–282.
Schrenk, M. et al. (2013). Subsurface Microbial Habitats in Serpentinizing Ultramafic Rocks. Science, 341, 620–625.