Sekrety kominów hydrotermalnych. Zwierzęta, które żyją w gorącym occie

Gdzie szukać początków ziemskiego życia? W pogoni za prapoczątkami istnienia od lat kierujemy radioteleskopy w najodleglejsze zakątki kosmosu. Badamy egzoplanety i analizujemy strukturę komet.

Lądujemy nawet na asteroidach i drążymy w ich powierzchni. Wszystko to z nadzieją, że wśród ogromnej porcji cennych danych znajdziemy również te fundamentalne, dotyczące pochodzenia wszystkiego, co na Ziemi żywe.

Nie brakuje opinii, by zamiast szukać daleko, skierować szkiełko i oko na obiekty znacznie bliższe, znajdujące się na Niebieskiej Planecie.

Kominy geotermalne to wyjątkowe miejsca. Woda ogrzana przez ciepło z wnętrza ziemi, bogata w minerały, wypływa tam przez szczeliny morskiego dna. Nierzadko jest to woda w stanie nadkrytycznym, o temperaturze sięgającej setek stopni Celsjusza i kwasowości zbliżającej ją do octu.

Co niezwykłego jest w podwodnych, gorących źródłach? To oazy zagadkowego życia, które kwitnie tam, gdzie – jak jeszcze do niedawna sądzono – powinno być jałowe pustkowie. I właśnie tam niektóre teorie doszukują się początku ziemskiego życia, niezależnego od życiodajnej mocy Słońca.

Zamiast niego działają w głębinach bakterie, pracowicie przerabiające zabójczy dla innych form życia siarkowodór w substancje organiczne. Tworzą w ten sposób pierwsze ogniwo łańcucha pokarmowego. Kolejne bywają równie niezwykłe – wokół kominów geotermalnych gromadzą się zwierzęta, o których do niedawna nie śniło się biologom.

Przykładem taki stworzeń jest choćby "żelazny" ślimak, budujący swój pancerz z żelaza i siarki, zamiast – jak jego powszechnie znani krewni – z węgla i wapnia. Inni przedstawiciele świata zwierząt – jak choćby niektóre rurkowce – całkowicie zrezygnowali z układu pokarmowego, czerpiąc substancje odżywcze z żyjących w symbiozie bakterii.

Wyjątkowo ciekawym mieszkańcem okolic kominów hydrotermalnych jest ekstremalny termofil – ciepłolubny wieloszczet Alvinella pompejana, trzymający część ciała w wodzie o temperaturze 80 stopni Celsjusza. Dla porównania – ugotowanie pysznej wołowiny metodą sous-vide wymaga oddziaływania przez kilkanaście godzin temperaturą 60 stopni.

Alvinella pompejana trzyma swój ogon w znacznie cieplejszej wodzie przez całe życie i jej białka nie ulegają degradacji. Choć o istnieniu zwierzęcia wiemy od kilkudziesięciu lat, badania mechanizmów, które umożliwiają mu życie w ekstremalnych warunkach są utrudnione – mimo starań, do tej pory nie udało się wydobyć żywego stworzenia na powierzchnię.

Kominy geotermalne budzą zaciekawienie nie tylko biologów, ale także górników. Gdy ceny niektórych surowców osiągają kolejne maksima, wizja podwodnego górnictwa – jeszcze nie niedawna nieopłacalnego – staje się coraz bardziej realna. Wszystko za sprawą faktu, że wokół kominów geotermalnych osadzają się rozległe, bogate złoża różnych minerałów.

Pomysłów, jak je wykorzystać, nie brakuje. Pojawiają się jednak wątpliwości, co robić – mimo ograniczonych możliwości badać te niezwykłe miejsca i eksploatować ich zasoby? A może za wszelką cenę chronić, ograniczając ingerencję w te niezwykłe ekosystemy do minimum z nadzieją, że w przyszłości uda się je lepiej zbadać?

Popularna opinia głosi, że za zbadane możemy uznać około 5 proc. powierzchni dna morskiego. Choć to bardzo nieprecyzyjne stwierdzenie, mniej więcej oddaje aktualny stan naszej wiedzy na temat tego, co kryje się pod wodą. Uchyliliśmy rąbka tajemnicy, ale zdecydowana większość podwodnego świata pozostaje dla nas niezbadaną zagadką.

Zagadką tak wielką, że – zdaniem niektórych badaczy – wiemy więcej o odległych ciałach niebieskich, niż o głębinach oceanów na naszej macierzystej planecie. Kryją się w nich tak dziwne stworzenia, jak mitsukurina - rekin z "twarzą" goblina - czy głębinowy potwór, Melanocetus johnsonii, zdolny połknąć nawet 4-krotnie większą ofiarę.

Kominy hydrotermalne są tego dobrym przykładem. Choć istnienie obszarów o wyższej temperaturze było znane od dawna, przełom przyniosły dopiero lata 70. 17 lutego 1977 roku – a zatem długo po lądowaniu na Księżycu - batyskaf Alvin badał dno oceanu około 400 mil na północny wschód od wyspy Galapagos. Jego przyrządy zarejestrowały wówczas gwałtowny wzrost temperatury wody.

Niedługo potem 3-osobowej załodze batyskafu ukazał się pierwszy komin hydrotermalny, zobaczony przez człowieka – wielometrowa, wystająca z dna struktura, tworzona przez wytrącające się z gorącej wody minerały. Rekordowe struktury tego typu osiągają nawet 40-60 metrów, by w końcu przewrócić się, zapoczątkowując wzrost komina od nowa.

Badania ziemskich kominów hydrotermalnych nie tylko poszerzają naszą wiedze, ale prowadzą do teorii wykraczających poza naszą planetę. Jeśli na Ziemi życie mogło powstać i przetrwać w tak nietypowych warunkach, być może w podobnych okolicznościach powstało gdzieś poza Ziemią?

Zamiast planet o podobnej do Ziemi charakterystyce trzeba wówczas spoglądać na te miejsca we Wszechświecie, gdzie w jakiejś formie mogły zaistnieć kominy hydrotermalne. Na liście znajdują się stosunkowo nieodległe, pokryte lodem księżyce Jowisza i Saturna, Enceladus i Europa. Z myślą o nich NASA już teraz angażuje się w badania kominów hydrotermalnych, traktując je jak poligon doświadczalny przed misjami kosmicznymi.

Ten kierunek badań nad pochodzeniem życia wydaje się wyjątkowo obiecujący. Podobieństwo warunków daje nadzieję na odkrycie pozaziemskiego życia i potwierdzenie popularnego stwierdzenia, że życie wyszło z wody. Niewykluczone, że nie tylko na Ziemi.