1977 metais JAV jūrų geologų komanda prie Galapagų rifto Ramiajame vandenyne nusileido į maždaug 2 500 metrų gylį ir aptiko tai, ko tuo metu beveik niekas nesitikėjo: klestinčią gyvybę visiškoje tamsoje. Ekspedicija buvo planuota kaip geologinė, todėl laive net nebuvo biologų.
Tyrėjai ieškojo hidroterminės veiklos požymių, nes vandens temperatūros matavimai rodė, kad iš jūros dugno gali kilti šiltesnės srovės. Tačiau išryškinus nuotraukas, vietoje „tuščio“ dugno pasirodė didelių baltų moliuskų sankaupos ir kitos gyvybės židiniai.
Nusileidę arčiau, mokslininkai pamatė tankius maždaug 30 centimetrų ilgio moliuskų telkinius, midijų laukus, aklų baltų krabų judėjimą tarp jų, pavienes aktinijas ir žuvis. Ypatingą įspūdį paliko aukšti balti vamzdeliai, kuriuose gyveno kirmėlės su ryškiai raudonais plunksniškais audiniais.
Kaip įmanoma gyvybė be saulės
Vėlesni tyrimai parodė, kad hidroterminių šaltinių vanduo buvo prisotintas sieros vandenilio. Tai tapo raktu paaiškinant, kaip tokios ekosistemos gali egzistuoti ten, kur nepasiekia saulės šviesa.
Paaiškėjo, kad čia pagrindą maisto grandinei sudaro ne fotosintezė, o chemosintezė. Chemoautotrofinės bakterijos oksiduoja sieros vandenilį ir iš šios cheminės reakcijos gaunamą energiją naudoja organinėms medžiagoms sintetinti iš anglies dioksido ir vandens.
Tai reiškia, kad ekosistema remiasi chemine energija, o ne šviesa, todėl gali veikti visiškoje tamsoje. Būtent šis principas ir pakeitė biologijos vadovėliuose ilgai dominavusią nuostatą, kad beveik visa sudėtinga gyvybė Žemėje galų gale priklauso nuo Saulės.
Simbiotinės bakterijos gyvūnų viduje
Dar vienas lūžis įvyko tada, kai mokslininkai ėmė aiškintis, kaip iš chemosintetinių bakterijų „produkto“ maitinasi didesni gyvūnai. 1981 metais buvo aprašytas mechanizmas, paaiškinęs, kodėl kai kurie vamzdiniai kirminai išvis neturi burnos ir virškinamojo trakto.
Buvo nustatyta, kad jų kūne yra specialus organas, vadinamas trofosoma, kuriame gyvena simbiotinės chemosintetinės bakterijos. Kirminai aprūpina bakterijas sieros vandeniliu ir deguonimi iš aplinkinio vandens, o mainais gauna bakterijų pagamintų organinių junginių.
Vėliau panašūs simbiozės modeliai aprašyti ir kitoms hidroterminių šaltinių rūšims, įskaitant kai kuriuos moliuskus ir midijas. Tai parodė, kad chemosinteze paremti santykiai gali kurti stabilias, įvairias bendrijas, o ne būti trumpalaikė išimtis.
Kodėl šis atradimas svarbus šiandien
Galapagų rifto atradimas laikomas vienu svarbiausių XX amžiaus pabaigos biologijos įvykių, nes įrodė, kad Žemėje egzistuoja autonomiškos ekosistemos, galinčios ilgai gyvuoti be saulės šviesos. Tai išplėtė ir mokslinį supratimą apie ribines sąlygas, kuriose gali egzistuoti gyvybė.
Ši idėja tapo svarbi ir astrobiologijai, nes paskatino svarstyti, ar panašios chemosinteze paremtos ekosistemos galėtų egzistuoti po ledu esančiuose vandenynuose, pavyzdžiui, Jupiterio palydove Europoje ar Saturno palydove Encelade. Jei ten yra skysto vandens, energijos šaltinių ir reikalingų cheminių medžiagų, teorinis „scenarijus“ gyvybei nebėra vien tik susijęs su žvaigždės šviesa.
Šiandien hidroterminiai šaltiniai tebėra aktyviai tiriami: mokslininkai ieško naujų rūšių, analizuoja ekstremalioms sąlygoms prisitaikiusių organizmų biologiją ir vertina, kaip tokios bendrijos veikia anglies bei sieros apytaką vandenynuose. 1977 metų radinys tapo atskaitos tašku, parodžiusiu, kad gyvybė gali būti kur kas išradingesnė, nei buvo manoma.