Новые данные о древней жизни в горячих источниках Йеллоустоуна

В журнале Nature Communications учёные из Университета штата Монтана представили новые данные о том, как древние микроорганизмы адаптировались от низкокислородной среды прошлого к современной. Работа основана на более чем 20-летних исследованиях профессора Билла Инскипа в Йеллоустонском национальном парке.

Статья "Дыхательные процессы раннеэволюционировавших гипертермофилов в сульфидных и низкокислородных геотермальных микробных сообществах" была опубликована 2 января.

Авторы — профессор Инскип и доцент Менсур Длакич — сравнили термофильные организмы из двух геотермальных источников в Бассейне Нижнего Гейзера: Conch Spring и Octopus Spring.

Эти места геохимически схожи, но с ключевым отличием: в Conch Spring выше содержание сульфида и кислорода, чем в Octopus Spring. Это позволило изучить два контрастных термальных окружения с низким и высоким уровнями кислорода.

В обоих источниках, температура которых составляет около 190°F (~87°C), были обнаружены три типа термофильных микробов.

Изучение их образа жизни проливает свет на эволюцию жизни до и во время Великого кислородного события (примерно 2,4 млрд лет назад), когда содержание кислорода в атмосфере Земли выросло с почти нуля до почти 20%.

"Когда кислород в окружающей среде начал увеличиваться, эти термофилы, вероятно, были важны для происхождения микробной жизни", — сказал Инскип.

Микроорганизмы обитают в "струйных обрастаниях" (streamers), которые выглядят как мелкие водоросли, прикрепляются к камням и "извиваются" в быстром течении.

Хотя визуально похожи, сообщества в источниках Conch и Octopus сильно различались. Три вида микробов были общими, но в более богатом кислородом Octopus Spring было гораздо большее разнообразие.

Учёные сравнили дыхательные гены микробов. Гены, адаптированные к очень низкому содержанию кислорода, были высоко экспрессированы (более активны) в Conch Spring. В Octopus Spring организмы экспрессировали гены, адаптированные к более высоким уровням кислорода, что, вероятно, стало важным по мере роста его концентрации.

"Очень сложно воспроизвести такой эксперимент в лаборатории", — отметил Инскип. — "Прелесть изучения этих сред в том, что мы можем наблюдать за организмами в точных геохимических условиях, необходимых им для процветания".

Исследование расширяет наши знания о том, как различные формы жизни адаптируются к окружающей среде.

"Может показаться нелогичным понимать сложную жизнь, изучая что-то простое, но именно так всё и должно начинаться", — сказал Длакич. — "Нужно оглянуться назад, чтобы понять, где мы находимся сегодня".