Водород и угарный газ — топливо для океанских микробов от тропиков до полюсов
Новое исследование опровергает устоявшееся представление о том, что основу жизни в океане обеспечивает фотосинтез за счёт солнечного света. Оказывается, многие морские микробы получают энергию из водорода и угарного газа.
Загадкой оставалось, как микробы выживают в самых глубоких частях океана без света. Исследование учёных из Университета Монаша, опубликованное в журнале Nature Microbiology, показывает, что в этих тёмных глубинах микробов поддерживает особый процесс — хемосинтез (рост с использованием неорганических соединений).
Пятилетнее исследование под руководством доктора Рашель Лаппан и профессора Криса Грининга из Института биомедицинских открытий показало, что два распространённых газа — водород (H2) и угарный газ (CO) — служат топливом для триллионов микробов в океане от тропиков до полюсов.
По словам профессора Грининга, до сих пор большинство учёных считало, что микробная жизнь в океане в основном зависит от фотосинтеза. «Но как быть с регионами, куда не проникает свет, или которые настолько бедны питательными веществами, что водоросли не могут процветать? Мы показали, что в этих регионах доминирует хемосинтез», — пояснил он.
«Водород и угарный газ фактически "кормят" микробов во всех изученных нами регионах: от городских заливов до районов вокруг тропических островов и на глубинах в сотни метров. Некоторые из них можно найти даже под шельфовыми ледниками Антарктиды».
В ходе исследования сочетались химические измерения во время океанских экспедиций с лабораторным изучением микробных культур. Команда также широко использовала метагеномное секвенирование. «Оно говорит нам о генетических "чертежах" всех микробов, присутствующих в данном регионе океана», — сказала доктор Лаппан. «Мы обнаружили гены, позволяющие потреблять водород, у восьми эволюционно далёких типов микробов (phyla), и эта стратегия выживания становится более распространённой, чем глубже они обитают».
На эту работу исследователей вдохновили их предыдущие изыскания с почвенными бактериями. Профессор Грининг и коллеги ранее показали, что большинство почвенных бактерий могут жить, потребляя водород и угарный газ из атмосферы.
«Поверхностные слои мирового океана обычно содержат высокие уровни растворённых газов — водорода и угарного газа — из-за различных геологических и биологических процессов. Поэтому было логично предположить, что океанические бактерии используют те же газы, что и их наземные "родственники"», — отметила доктор Лаппан.
Эти открытия дают представление об эволюции жизни. Профессор Грининг заключает: «Первая жизнь, вероятно, возникла в глубоководных гидротермальных источниках, используя водород, а не солнечный свет, в качестве источника энергии. Невероятно, что спустя 3,7 миллиарда лет так много микробов в океанах всё ещё используют этот высокоэнергетический газ, а мы до сих пор полностью упускали это из виду».