Биологи составили базу спектров отражения 137 видов бактерий

Коллектив биологов из Германии и США составил базу данных по 137 видам бактерий, в которую помимо информации о виде вошли их спектры отражения в видимом диапазоне. Полученные данные авторы предлагают использовать в качестве референсных точек в исследованиях, направленных на обнаружение признаков жизни на экзопланетах. Работа опубликована в Proceedings of National Academy of Sciences. Все полученные данные находятся в открытом доступе на сайте https://biosignatures.astro.cornell.edu.

Чистую культуру бактерий, выращенную в жидкой среде, осаждали при помощи фильтрации. С полученной массы снимали спектр полусферического коэффициента отражения, то есть сумму двунаправленной функции отражений (BRDF) по телесному углу 2*pi — полусфере. Фактически этот параметр представляет собой усредненную по всем углам величину I/I0, то есть отношение интенсивности отраженного света к интенсивности падающего. Спектры снимали в диапазоне длин волн падающего света от 0,35 до 2,50 микрон, что соответствует видимому свету и ближней инфра-красной области. 

PNAS

Выбор именно этих параметров для создания каталога ученые объясняют тем, что более высокочастотное излучение — ультрафиолет, например, — в значительной степени поглощается, к примеру, атмосферой планеты, что затруднит обнаружение требуемых частот в спектре экзопланет, кроме того жесткое УФ излучение, как известно, приводит к гибели микроорганизомв. Что касается более длинноволнового спектра — дальнего инфракрасного, — то он искажается за счет теплового излучения экзопланет. Таким образом, видимый свет является оптимальным диапазоном для каталога бактерий.

Анализ спектров показал, что главный вклад в поглощение видимого света вносят пигменты, содержащиеся в бактериях, а ближнее ИК излучение в основном поглощается водой. Последний фактор приводит к тому, что сигнал для одного и того же вида бактерий заметно меняется в зависимости от степени дегидрации микроорганизма. Пигментный же состав отличается достаточно сильно для бактерий, обитающих в критических условиях (термофилы, например), и бактерий из умеренной среды. Также Ученые обращают внимание, что для гетеротрофных бактерий содержание пигментов, а следовательно и спектр отражения, меняется в зависимости от текущего метаболизма и содержания тех или иных питательных веществ в непосредственной среде обитания.

PNAS

Интерес к подобному исследованию диктуется активным развитием астрономии экзопланет: то есть планет, находящихся в «зоне жизни». Наличие живых организмов в таких системах принято искать косвенным методом: по наличию в атмосфере молекулярного кислорода (окислитель) и метана (восстановитель). Присутствие двух этих веществ одновременно означает отсутствие химического равновесия, одной из причин которого может быть наличие живых организмов, в особенности — растений. Однако авторы статьи замечают, что по сравнению с бактериями растения (на примере Земли) существуют не так давно, поэтому стоит также обратить внимание на поиски жизни в ее более раннем проявлении, для чего необходимо иметь каталог «отпечатков пальцев» одноклеточных организмов.


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.