Под крупнейшим шельфовым ледником Антарктики в тёмном океане обнаружена процветающая микробная экосистема

Под массивным шельфовым ледником Росса в Антарктиде скрыт океанский бассейн объёмом, сопоставимым с Северным морем. Это полностью тёмная и холодная среда (около -1.9℃), постоянно покрытая ледяным куполом.

В рамках междисциплинарного проекта по исследованию этого подлёдного мира учёные обнаружили процветающее микробное сообщество, адаптированное к жизни без света и без органического материала, который поступает в открытом океане.

Вместо этого пищевая сеть построена на использовании неорганических соединений азота и серы в качестве источников химической энергии. Микробы используют эти альтернативные источники для фиксации растворённого углекислого газа в сложные органические молекулы и биомассу, которые, в свою очередь, поддерживают эту подводную экосистему.

Разгадка тайны жизни подо льдом

В других морских экосистемах основу составляют фотосинтезирующие организмы. На глубине, куда не проникает свет, углерод и энергия переносятся за счёт погружения органических частиц (биологический углеродный насос).

Под ледником нет такого потока органики сверху. Вода, попавшая в подлёдную полость, может не видеть солнечного света до пяти лет. Тем не менее, первые наблюдения в 1977 году показали наличие микробов, амфипод и рыб. Оставался открытым вопрос, является ли это функционирующей пищевой сетью.

Исследование подлёдного мира

В декабре 2017 года в рамках проекта бурильщики из Университета Виктории в Веллингтоне с помощью термобура проделали скважину диаметром 30 см через 360-метровую центральную часть шельфового ледника Росса (примерно 80.7° ю.ш., 174.5° з.д.), в 300 км от открытого океана.

Через эту скважину с помощью аккумуляторной насосно-фильтровальной системы были отобраны пробы воды на глубинах 30 м, 180 м и 330 м от основания ледника, охватив всю толщу воды до океанского дна. Для анализа каждой глубины фильтрация повторялась трижды.

Из-за плохой видимости жидкие пробы воды пришлось доставлять в лабораторию на станции Скотт (400 км) на гусеничном вездеходе в течение 24 часов.

Результаты анализа

В лабораториях Австрии, Новой Зеландии, Испании, Австралии и США с помощью современных геномных методов и биогеохимических измерений было установлено, что в океанской полости обитают микробы с высокой метаболической гибкостью. Они способны извлекать энергию из нескольких источников и таким образом поддерживать сложную пищевую сеть в полной темноте.

Антарктиду окружает 1.6 млн км² шельфовых ледников, каждый со своим микробным сообществом. Вместе они представляют собой значительный, неучтённый источник энергии и углерода.

Это открытие перекликается с первыми свидетельствами микроскопической жизни подо льдом, отмеченными ещё в экспедициях Джеймса Кларка Росса в 1840–1842 годах. Понимание жизни в этой удалённой системе помогает осмыслить жизнь повсюду на Земле.