Vida extrema: ¿fuente de energía para vivir a decenas de kilómetros bajo tierra? [cerrado]

Se encontraron células vivas hasta al menos 12 millas bajo tierra ( artículo ) y en otros lugares extremos ( artículo de encuesta de la BBC ), por lo que, además del problema de sobrevivir en condiciones tan extremas, una pregunta termodinámica de física básica es: ¿ de qué fuente de energía se trata? ¿está basado en?

Y en temperaturas tan extremas, se necesita mucha energía solo para luchar contra la segunda ley de la termodinámica: proteger activamente las estructuras de las células contra la termalización.

Dicha fuente de energía debe ser relativamente estable durante los últimos miles de millones de años: lo que parece excluir las fuentes de energía química (?)

Una fuente de energía estable en temperaturas tan altas son los fotones IR térmicos, y la termofotovoltaica generalmente puede recolectar energía de ellos. Sin embargo, las células que viven en condiciones tan extremas preferirían tener la misma temperatura, por lo que la segunda ley parece prohibir la recolección de energía de tales fotones IR.

-1 No está claro lo que estás preguntando sobre física. Qué fuentes de energía utilizan las formas de vida extremas es una cuestión de biología, no de física, y probablemente varía con la forma de vida y el hábitat.
+1 Me he preguntado esto yo mismo. Los rotíferos de la encuesta de la BBC sobreviven comiendo bacterias. Pero, ¿qué comen las bacterias? Google endolitos de la biosfera profunda para obtener información sobre los microbios que viven en los poros dentro de la roca sólida.
Este es un sitio de física. Las preguntas que tengo no son las vías biológicas. Cualesquiera que sean los nutrientes, ¿cómo los obtiene un microbio atrapado en una roca porosa? ¿Cómo obtiene un suministro constante durante una escala de tiempo prolongada? Dado que las rocas se forman muy lentamente, las comunidades que viven en su interior permanecen mucho tiempo. Esta puede ser una pregunta de geología.
La vida es un sistema termodinámico de no equilibrio, que es capaz de mantener ciclos químicos, por ejemplo, dentro de rocas calientes bajo tierra. Si bien el biólogo podría no ver un problema aquí, parece difícil de entender desde el punto de vista de la física: las fuentes de energía lo mantienen fuera de equilibrio contra la segunda ley.
¿Por qué estás tan seguro de que las fuentes de energía química en la roca deberían agotarse después de millones de años? Los organismos vivos podrían tener un metabolismo muy lento y también podrían cambiar lentamente de ubicación y dividirse en la roca.
@freecharly, si tiene recursos, esa vida debería replicar y explotar los recursos disponibles hasta el agotamiento y la inanición. Es difícil de creer que podría sobrevivir durante millones de años en roca sólida y una temperatura cercana al punto de ebullición del agua... pero tal vez sea cierto.

Respuestas (2)

Químico.

Como dice la entrada de Wikipedia sobre Lithoautotroph (restringiéndonos a las formas subterráneas profundas):

obtiene energía de compuestos reducidos de origen mineral

lo que hacen a través de la oxidación inorgánica (ver, por ejemplo, Lecciones del genoma de un litoautótrofo: hacer biomasa a partir de casi nada ) u otras reacciones, como la reacción de formiato (HCOO-) y agua, para formar bicarbonato e hidrógeno ( Microbios extremófilos sobrevivir sólo con la energía de la oxidación de formiatos ).

Un artículo describe microbios en respiraderos oceánicos donde fluye un suministro constante de sustancias químicas ricas en energía. Esto tiene sentido. El otro describe adaptaciones biológicas para vivir de minerales y en ambientes muy pobres en nutrientes. Parecería que un microbio atrapado en un poro dentro de una roca se comería todo lo que pudiera alcanzar incluso con un metabolismo muy lento. ¿Cómo evita quedarse sin minerales?
@ mmesser314, no puedo leer sobre eso en este momento, pero supongo que migran lentamente a través de vetas minerales favorables.
No tengo ningún problema con la fuente de energía química para los organismos que viven en el mar. Sin embargo, como he tratado de enfatizar sin éxito en la pregunta, al vivir en una roca durante millones de años, la fuente de energía química debería agotarse. La solución podría ser el intercambio a través de corrientes de agua subterráneas, lava, algún movimiento tectónico, pero aún parece requerir supervivencia durante miles de años de inanición, a altas temperaturas, lo que requiere mucha energía solo para protegerse de la termalización.
¿A qué te refieres con proteger de la termalización? Si son estables a la temperatura del lugar, no tienen que gastar energía para quedarse allí, ¿verdad?
La célula viva requiere mantener muchos desequilibrios, comenzando con diferentes concentraciones químicas en comparación con el medio ambiente. La termodinámica quiere restaurar el equilibrio, especialmente en altas temperaturas (por ejemplo, Arrhenius ) - la vida requiere mecanismos activos como bombas de iones - que consumen energía solo para sobrevivir.
@Jarek Duda: ¿Por qué está tan seguro de que las fuentes de energía química en la roca deberían agotarse después de millones de años? Los organismos vivos podrían tener un metabolismo muy lento y también deberían poder cambiar lentamente de ubicación en la roca.
De hecho, el metabolismo tiende a ser extremadamente lento en condiciones de escasez de energía y, cuando las cosas se ponen realmente sombrías : "Cuando una de estas células detecta el estrés nutricional, recurre a las reservas de energía, activando flagelos para buscar alimento, inundando su entorno con antibióticos para matar de la competencia, o importando desesperadamente piezas extranjeras de ADN con la esperanza de que una capacidad novedosa sea el boleto para salir de una mala situación. Si todo lo demás falla [continuará...]".
"[...], replica su material genético y lo divide en una cápsula protectora que puede resistir el calor extremo, la radiación, el estrés químico, la desecación y condiciones energéticamente insostenibles. Los sensores ubicados en la superficie exterior de la espora sondean el entorno en busca de un entorno más amigable y evaluar la posibilidad de volver a una forma de vida más activa".
@freecharly - Metabolismo muy lento - Sí. Algunas células se dividen una vez cada siglo más o menos. Consulte en.wikipedia.org/wiki/Endolith . Cambia lentamente de ubicación. Buen pensamiento. ¿Pueden ellos? He escuchado dudas expresadas. Los poros en los que viven pueden ser 10 veces más pequeños que las células bacterianas normales. Algunas personas piensan que las mismas celdas han estado en su lugar desde que se formó la roca. no tengo referencia Me gustaria saber mas.
@ mmesser314, "Algunas personas piensan que las mismas células han estado en su lugar desde que se formó la roca" esa es una buena posibilidad, pero entonces, ¿cómo podrían propagarse?

Un artículo al que apunta su artículo es este que dicen:

¿Cómo habrían sobrevivido estos microbios? Contrariamente a la intuición, la presión extremadamente alta en un hábitat de millas de profundidad, en el vecindario de 5,000 veces la presión ejercida por la atmósfera al nivel del mar, podría haber ayudado. Las altas presiones en realidad pueden estabilizar biomoléculas, como el ADN, compensando los efectos destructivos del calor.

Tampoco enfatizaron la idea de que la comida no estaba disponible...

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