Обнаружена жизнь в твердой породе глубоко под морским дном: ключ к поиску жизни на Марсе
Недавно обнаруженные одноклеточные организмы, живущие глубоко под морским дном, дали исследователям подсказки о том, как можно найти жизнь на Марсе. Эти бактерии были обнаружены в микротрещинах вулканических пород после более чем десяти лет проб и ошибок, которые привели к разработке нового метода их исследования.
По оценкам исследователей, плотность сообщества бактерий в этих трещинах сопоставима с плотностью в человеческом кишечнике — около 10 миллиардов бактериальных клеток на кубический сантиметр. Для сравнения, средняя плотность бактерий в донных осадках оценивается всего в 100 клеток на кубический сантиметр.
«Теперь я почти уверен, что смогу найти жизнь на Марсе. Если нет, то это будет означать, что жизнь зависит от какого-то другого процесса, которого на Марсе нет, например, от тектоники плит», — заявил доцент Ёхэй Судзуки из Токийского университета. Он является первым автором статьи об открытии, опубликованной в Communications Biology.
Магия глинистых минералов
«Я думал, что это сон — увидеть такую богатую микробную жизнь в камнях», — вспоминает Судзуки свой первый взгляд на образцы.
Подводные вулканы извергают лаву температурой около 1200 °C, которая при остывании и превращении в породу растрескивается. Трещины очень узкие, часто менее 1 мм в ширину. За миллионы лет они заполняются глинистыми минералами — такими же, как глина для керамики. Каким-то образом бактерии проникают в эти трещины и размножаются.
«Эти трещины — очень дружелюбное место для жизни. Глинистые минералы — словно волшебный материал на Земле; если вы найдете глинистые минералы, вы почти наверняка найдете в них микробов», — объяснил Судзуки.
Обнаруженные микробы — это аэробные бактерии, то есть они производят энергию с помощью кислорода и органических питательных веществ, подобно клеткам человека.
Экспедиция за образцами
Бактерии были обнаружены в образцах породы, собранных в конце 2010 года в рамках Интегрированной программы океанского бурения (IODP). Экспедиция IODP 329 прошла через южную часть Тихого океана. С помощью 5,7-километровой металлической трубы и бура ученые подняли керны с глубины 125 метров ниже морского дна (первые 75 метров — осадочный ил, следующие 40 — твердая порода).
Возраст образцов породы в разных точках отбора оценивается в 13,5, 33,5 и 104 миллиона лет. Места отбора находились вдали от гидротермальных источников или подводных каналов, что исключает занос бактерий течениями. Образцы были стерилизованы для предотвращения поверхностного загрязнения.
Новый метод: как «нарезать» камень
Стандартный метод поиска бактерий — измельчение центральной части породы в порошок — не давал результатов. Судзуки вдохновился методом патологоанатомов и разработал новый подход:
- Пропитывание породы специальной эпоксидной смолой для сохранения формы.
- Нарезка ультратонких срезов.
- Окрашивание срезов красителем, связывающимся с ДНК, и изучение под микроскопом.
Под микроскопом бактерии выглядели как светящиеся зеленые сферы, плотно упакованные в туннели оранжевого цвета (глинистые минералы), окруженные черной породой.
Анализ полногеномной ДНК выявил различные виды бактерий в трещинах. Сообщества в образцах разного возраста и местоположения были схожими, но не идентичными. Исследователи полагают, что глинистые минералы в трещинах концентрируют питательные вещества, что объясняет на восемь порядков более высокую плотность жизни по сравнению с донными осадками.
От океанского дна к Марсу
Глинистые минералы, заполняющие трещины в глубоководных породах, вероятно, аналогичны минералам на поверхности Марса.
«Минералы — это как отпечаток условий, в которых формировалась глина. Нейтральная или слабощелочная среда, низкая температура, умеренная соленость, богатая железом среда, базальтовая порода — все эти условия объединяют глубины океана и поверхность Марса», — сказал Судзуки.
Исследовательская группа Судзуки начинает сотрудничество с Космическим центром NASA имени Джонсона, чтобы разработать план изучения пород, собранных марсоходами на Марсе. Одна из идей — сканировать образцы в титановых контейнерах с помощью 3D-рентгена (КТ), чтобы искать жизнь в трещинах, заполненных глинистыми минералами.
«Это открытие жизни там, где ее никто не ожидал — в твердой породе под морским дном, — может изменить правила игры в поиске жизни в космосе», — заключил Судзуки.