Однак Beggiatoa не мала пігментів, характерних для фотосинтезувальних організмів, і не росла у звичайних поживних середовищах для бактерій. Зате утворювала величезні бактеріальні «килимки» в темних сірчаних джерелах, де бракувало світла для фотосинтезу.

Наприкінці XIX століття німецький ботанік, мікробіолог, засновник мікології Генріх Антон де Барі запросив до Страсбурзького університету талановитого українського вченого Сергія Виноградського і запропонував йому дослідити цей загадковий бактеріальний організм.  

Учені вже знали, що в природному середовищі Beggiatoa накопичує гранули сірки. Проте не знали: бактерія виділяє сірку, відновлюючи сульфат, чи навпаки — накопичує її, окислюючи сірководень.

Виноградський провів провів серію різноманітних наукових експериментів, намагаючись визначити оптимальні умови росту бактерії і з’ясувати роль сірки в її життєвих процесах. 

1887 року він з’ясував, що Beggiatoa отримує енергію завдяки хімічній реакції між сірководнем і киснем. У результаті реакції утворюється сірка й вода. Бактерія зберігає сірку у своїх клітинах, а за потреби окиснює її, підтримуючи життєдіялність. 

Так Сергій Виноградський відкрив новий спосіб існування життя — без сонячного світла, завдяки енергії, яку мікроорганізми отримують під час окиснення неорганічних сполук. У 1890 році він назвав це явище «de synthese chimique», або хімічним синтезом, а самі мікроорганізми — «anorgoxydant». Обидві назви не прижилися. 

Пізніше стало відомо, що хемосинтез можуть здійснювати мікроорганізми, які використовують різні сполуки: сірководень, аміак, водень, метан. 1897 року німецький учений Вільгельм Пфеффер запропонував назву «хемосинтез», яка зрештою й закріпилася у науці. 

«Хемосинтез здійснюють різноманітні мікроорганізми, які використовують метан і сірководень з гідротермальних джерел для підтримки життєдіяльності. Завдяки окисненню цих сполук вони виробляють енергію, частину якої спрямовують на ріст і поділ, а іншу — на перетворення вуглекислого газу на цукри. Рослини роблять те саме із сонячним світлом, але хемосинтезувальні мікроорганізми займаються цим у темряві. Все, що їм потрібно від світу, де сяє сонце — це вироблений водоростями й рослинами кисень, який розчиняється в океані й занурюється в морську безодню разом із холодними течіями», — пише Гелен Склейлз у «Дивовижній безодні».

Гідротермальні джерела — це гарячі джерела, розташовані на глибині від півтора до п’яти кілометрів, де майже немає кисню, але є висока концентрація метану та сірководню. 

Деякі мікроорганізми для хемосинтезу використовують метан, наприклад, бактерії-симбіонти пір’яних червів. Інші — сірководень, як-от бактерії-симбіонти лускатоногого равлика. Хоча є організми, здатні використовувати обидві сполуки.

Бактерії-симбіонти живуть всередині або на поверхні тіла хазяїна і забезпечують його поживними речовинами, отриманими завдяки хемосинтезу.

«Дослідження показали, що істоти, знайдені біля гідротермальних джерел, виробили різні способи підтримки власних колоній мікроорганізмів. Равлик із лускатою ніжкою (гастропод з блискучою мушлею на основі заліза та ніжкою, вкритою сотнями лусочок) має в горлі спеціальний мішечок для мікроорганізмів. Решта його тіла пристосована до цього мікробного вмісту. Відносно велике серце створіння займає 4 % обʼєму тіла. (Якби людське серце мало такі пропорції, то було б розміром з голову. Воно перекачує чималу кількість крові крізь великі зябра, що вбирають кисень і сульфіди з гідротермальних рідин. Так равлик задовольняє потреби бактерій, від яких залежить», — пояснює Гелен.

Сергій Виноградський досліджував сіркобактерії Beggiatoa і з’ясував, що вони можуть отримувати енергію завдяки окисненню сірководню. Він не займався відкриттям бактерій-симбіонтів, однак здійснив приголомшливе відкриття, змінивши уявлення про життя на Землі. 

Якщо ви хочете дізнатися, як у глибинах океану, куди не проникає сонячне світло, живуть і співіснують різноманітні істоти, купуйте і читайте «Дивовижну безодню».