Экстремально суровое вулканическое озеро показывает, как могла существовать жизнь на Марсе

Несколько специализированных микробов выживают в условиях, аналогичных условиям ранней истории Марса, сообщает новая публикация в Frontiers in Astronomy and Space Science. Это может быть связано с широким спектром адаптаций. Гидротермальное кратерное озеро вулкана Поас в Коста-Рике — одна из самых враждебных сред обитания на планете.

Вода в нём ультракислая, полна токсичных металлов, а температура колеблется от комфортной до кипящей. Кроме того, повторяющиеся «фреатические извержения» вызывают внезапные взрывы пара, пепла и камней. Несмотря на такие смертоносные извержения, гидротермальные среды могли быть местом, где зародились самые ранние формы жизни на Земле — и, возможно, также на Марсе, если она там когда-либо существовала.

Помимо понимания того, как жизнь может выживать в этих суровых условиях, изучение этих микробов даёт ключи к разгадке, существовала ли и как могла существовать жизнь на Марсе. «Один из наших ключевых выводов заключается в том, что в этом экстремальном вулканическом озере мы обнаружили лишь несколько типов микроорганизмов, но потенциально множество способов их выживания», — говорит первый автор Джастин Ван, аспирант Университета Колорадо в Боулдере (США). «Мы полагаем, что они делают это, выживая на окраинах озера во время извержений. Именно в такие моменты наличие относительно широкого набора генов было бы полезно».

Это текущее междисциплинарное сотрудничество является продолжением предыдущей работы 2013 года. Тогда исследователи обнаружили, что в вулканическом озере Поас присутствовал всего один вид микробов из рода Acidiphilium. Неудивительно, что этот тип бактерий часто встречается в кислых шахтных стоках и гидротермальных системах и, как известно, обладает множеством генов, адаптированных к разнообразным условиям.

В последующие годы произошла серия извержений, и команда вернулась в 2017 году, чтобы увидеть, изменилось ли микробное разнообразие, а также более комплексно изучить биохимические процессы организмов. Эта последняя работа показывает, что биоразнообразие немного увеличилось, но по-прежнему доминируют бактерии Acidiphilium.

С помощью секвенирования ДНК организмов в пробах из озера команда подтвердила, что бактерии обладают широким спектром биохимических возможностей, потенциально помогающих им переносить экстремальные и динамичные условия. К ним относятся пути создания энергии с использованием серы, железа, мышьяка, фиксации углерода (как у растений), простых и сложных сахаров, а также гранул биопластика (которые микроорганизмы могут создавать и использовать в качестве резервов энергии и углерода при стрессе или голодании).

«Мы ожидали найти многие из обнаруженных генов, но не ожидали такого их количества, учитывая низкое биоразнообразие озера, — говорит Ван. — Это стало довольно неожиданностью, но абсолютно элегантно. Логично, что именно так жизнь адаптировалась бы к существованию в активном вулканическом кратерном озере».

Несмотря на зачастую смертоносное окружение, гидротермальные системы предоставляют большинство ключевых ингредиентов для эволюции жизни, включая тепло, воду и энергию. Вот почему ведущие теории как для Земли, так и для Марса сосредоточены на этих локациях. До сих пор предыдущие усилия по поиску жизни на Марсе были сосредоточены на руслах ручьёв или речных дельтах, но авторы предполагают, что больше внимания следует уделять местам прошлых горячих источников (которые присутствовали на Марсе миллиарды лет).

«Наше исследование даёт основу для понимания того, как «земная жизнь» могла существовать в гидротермальных условиях на Марсе, — объясняет Ван. — Но существовала ли жизнь на Марсе когда-либо и похожа ли она на микроорганизмы, которые есть у нас здесь, — всё ещё большой вопрос. Мы надеемся, что наше исследование направит дискуссию на приоритетный поиск признаков жизни в таких средах. Например, есть некоторые хорошие цели на краю кратера Езеро, где сейчас находится марсоход Perseverance».