Термофилы: жизнь на грани кипения

В кипящих гейзерах Йеллоустона, вулканических кратерах Камчатки и подводных гидротермальных источниках процветают организмы, для которых «адские» условия — дом родной. Эти экстремофилы, преимущественно термофильные археи и бактерии, размножаются при температурах 80–105 градусов Цельсия, убийственных для большинства живых существ.

Секрет их устойчивости — уникальная биохимия. Белки термофилов содержат повышенное количество гидрофобных аминокислот, формирующих прочные связи, а клеточные мембраны обогащены насыщенными жирными кислотами, обеспечивающими термостабильность. Для сравнения: белки обычных организмов денатурируют уже при 42 градусов, что приводит к гибели клеток.

Рекордсмен среди термофилов — архея Pyrolobus fumarii, обитающая в «черных курильщиках» — гидротермальных источниках на дне Мирового океана. Она размножается при 106 градусов и выдерживает температуры до 113 градусов.

Исследования термофилов сыграли революционную роль в науке. Например, фермент Taq-полимераза, выделенный из бактерии Thermus aquaticus, обидающей в горячих источниках Йеллоустона, стал основой для полимеразной цепной реакции (ПЦР) — технологии, без которой немыслимы современная генетика, криминалистика и диагностика инфекционных заболеваний.

Термофилы расширяют границы наших представлений о жизни. Их существование намекает на возможность наличия биосферы в экстремальных условиях спутников Юпитера и Сатурна, где под ледяной корой могут скрываться глобальные океаны с гидротермальными источниками.

Возможно, именно в подобных экстремальных условиях зародилась жизнь на ранней Земле, когда планета была еще нестабильным и крайне негостеприимным местом. В пользу этой гипотезы говорят открытия древнейших организмов у корня филогенетического древа, значительная часть которых относится к термофилам.