Геномы раскрывают необычайную волю к жизни у микробов под антарктическим льдом

Под ледяным покровом Западно-Антарктического ледникового щита (WAIS) кипит жизнь микроорганизмов. Учёные получили детальное представление о генетике разнообразных микробов, скрытых в воде и донных отложениях подледникового озера Мерсер (SLM).

Исследователи выделили отдельные клетки бактерий и архей (одноклеточных организмов без ядра), что позволило получить 1374 амплифицированных генома одиночных клеток (SAGs).

Генетический анализ показал, что большинство этих геномов принадлежит новым, ранее неизвестным видам. Эти виды обладают удивительно гибкими метаболическими стратегиями, позволяющими выживать в тёмных, изолированных, бескислородных средах.

Результаты, опубликованные в Nature Communications, подчёркивают, что генетический состав этих видов отличается от их морских и поверхностных родственников.

Хотя существование метаболически активных микробных сообществ в подледниковых озёрах было известно, оставалось неясным, как они выживают в средах с крайне ограниченными ресурсами энергии, без доступа к солнечному свету или питательным веществам с поверхности.

Методы и ключевые открытия:

• После бурения через 1087 метров льда были собраны образцы воды и осадка из озера SLM.
• Клетки микробов отсортировали методом проточной цитометрии, а их ДНК амплифицировали и проанализировали.
• Геномные данные выявили, что микробы являются экспертами в хемолитотрофии — процессе получения энергии за счёт окисления неорганических соединений.
• Они используют такие химические вещества, как восстановленная сера, железо и оксид углерода, для производства пищи и энергии.
• Микробы могут переключаться между получением энергии из органической пищи (сахара, жиры) и неорганических химических веществ в зависимости от доступности.
• Организмы выживают в широком диапазоне концентраций кислорода — от высоких до полного его отсутствия.

Детальный филогенетический анализ показал, что эти микробы генетически изолированы от поверхностных и морских форм жизни и эволюционировали независимо в своей подледниковой среде.

Исследование раскрывает устойчивые стратегии, с помощью которых эти крошечные существа адаптируются, чтобы выживать и процветать в суровых условиях антарктических подледниковых озёр.