Уникальные микробы найдены в экстремальной среде
Исследователи, искавшие организмы, выживающие в самых негостеприимных почвах Земли, обнаружили несколько стойких видов. Новый анализ ДНК каменистых почв в марсианском ландшафте на некоторых вулканах Южной Америки выявил несколько видов бактерий, грибов и других примитивных организмов, называемых археями, которые, по-видимому, преобразуют энергию иным способом, чем их родственники в других частях мира.
"Мы ещё не формально идентифицировали или охарактеризовали виды, — сказал микробиолог Райан Линч, — но они очень отличаются от всего, что было культивировано ранее. Генетически они отличаются как минимум на 5% от любых других последовательностей в базе данных из 2,5 миллионов записей".
Жизнь едва теплится на невероятно сухих склонах самых высоких вулканов в регионе Атакама, где были собраны образцы почвы. Большая часть скудного снега сублимирует обратно в атмосферу вскоре после выпадения, а почва настолько обеднена питательными веществами, что уровень азота в образцах был ниже предела обнаружения. Ультрафиолетовое излучение здесь может быть вдвое интенсивнее, чем в пустыне на малой высоте. Температура за время исследований опускалась до -10°C ночью и поднималась до 56°C днем.
Загадка выживания
Ученые не нашли доказательств, что микробы являются фотосинтетиками. Вместо этого они предполагают, что микробы могут медленно преобразовывать энергию с помощью химических реакций, извлекающих энергию и углерод из следовых количеств газов, таких как угарный газ и диметилсульфид, задуваемых в эти безжизненные горные районы. Этот процесс не дает высокой энергоотдачи, но её может хватать, суммируясь со временем.
Крайне низкое биоразнообразие
В то время как в обычной почве тысячи видов микробов на один грамм, в бесплодной горной почве Атакамы, согласно исследованию, обосновалось удивительно мало видов. "Найти сообщество, в котором доминирует менее 20 видов — это довольно удивительно для почвенного микробиолога", — сказал Стивен Шмидт. На этих вулканах на границе Чили и Аргентины, поднимающихся на высоту более 6000 метров и свободных ото льда 48 000 лет, бактериальные и грибковые экосистемы не прошли сукцессию к более разнообразным сообществам. "В основном это связано с нехваткой воды, мы так думаем. Без воды вы не разовьете сложное сообщество", — пояснил Шмидт.
"В целом, разнообразие [в образцах из Атакамы] было значительно ниже, чем в большинстве почв... Это делает микробов Атакамы очень необычными", — добавил Линч. Вероятно, им пришлось адаптироваться к крайне суровой среде или они могли эволюционировать в ином направлении из-за длительной географической изоляции. Рост может быть прерывистым, особенно если вода в почве доступна лишь короткое время после снегопада. В таких условиях микробы могут расти во время снегопада, а затем впадать в спячку на годы.
"Экологический фильтр" и изучение распространения
Обычно микробы переносятся по воздуху с ветром и осадками. Но на таких горах, как вулкан Льюльяйльяко и вулкан Сокомпа, высокое УФ-излучение и экстремальные температуры создают негостеприимный ландшафт для внешних микробов. "Эта среда настолько ограничивающая, что большая часть того, что выпадает сверху, погибает немедленно. Здесь существует огромный экологический фильтр, который не позволяет большинству этих организмов расти", — сказал Шмидт.
Следующие шаги и значение для астробиологии
Следующие шаги исследователей — лабораторные эксперименты в инкубаторе, имитирующем экстремальные колебания температуры, чтобы понять, как любой организм может жить в такой недружелюбной среде. "Если мы узнаем, каковы предельные границы жизни на Земле, и [астробиологи] будут знать, каков был палеоклимат на Марсе, у нас может быть лучшее представление о том, что могло там жить", — сказал Шмидт. Скалистая местность, разреженная атмосфера и высокий уровень радиации делают вулканы Атакамы одними из самых похожих на Марс мест на Земле.
Научная статья о новых находках принята к публикации в Journal of Geophysical Research-Biogeosciences.