Ученые обнаружили удивительные механизмы выживания микроорганизмов в одной из самых негостеприимных подводных сред на Земле. Команда под руководством Палаша Кумавата из Института геонаук Бременского университета исследовала, как жизнь приспосабливается к экстремальным условиям, анализируя образцы голубого серпентинитового ила, собранные из недавно открытого грязевого вулкана. Среда, имеющая pH 12, является одной из самых щелочных, когда–либо задокументированных, что делает ее крайне сложной для существования живых организмов.
В условиях, где количество живых клеток настолько мало, что обнаружить ДНК зачастую невозможно, исследователи применили высокочувствительные методы трассировочного анализа. «Мы смогли обнаружить жиры», – поясняет Кумават, ныне аспирант Института геонаук. – «С помощью этих биомаркеров мы получили представление о стратегиях выживания метаболизирующих метан и сульфат микробов в этой экстремальной среде». Эти специализированные молекулы жира, известные как липидные биомаркеры, служат ключом к пониманию биологической активности.
Микробная жизнь в глубинах океана играет жизненно важную роль в глобальном углеродном цикле, перерабатывая углерод и другие элементы далеко под поверхностью. Сообщества, выявленные командой Кумавата, получают энергию не от солнечного света, а от минералов в горных породах и таких газов, как углекислый газ и водород, производя при этом метан – важный парниковый газ. Эти биохимические реакции происходят независимо от верхних слоев океана, демонстрируя, что эти микробы функционируют в самодостаточной экосистеме.
Липидные молекулы также помогают определить, являются ли микробы живыми или же это остатки древних сообществ. Целые биомолекулы указывают на активные или недавно жившие клетки, тогда как деградировавшие свидетельствуют об ископаемых «геомолекулах» давнего прошлого. Кумават отмечает, что сочетание данных изотопов с липидными биомаркерами предоставляет доказательства существования как современных, так и древних микробных популяций, населяющих эту враждебную среду. «Это различие помогает нам при работе в областях с чрезвычайно низкой биомассой и дефицитом питательных веществ», – добавляет он.
Доктор Флоренс Шубоц, соавтор исследования и органический геохимик из Центра морских экологических наук MARUM при Бременском университете, подчеркивает исключительность этого открытия. «Что поразительно в этих открытиях, так это то, что жизнь в таких экстремальных условиях, как высокий уровень pH и низкие концентрации органического углерода, вообще возможна», – говорит она. – «До сих пор присутствие метанообразующих микроорганизмов в этой системе предполагалось, но не могло быть непосредственно подтверждено. Более того, просто захватывающе получить представление о такой микробной среде обитания, потому что мы подозреваем, что первичная жизнь могла зародиться именно в таких местах».
Образцы для исследования были получены из кернов отложений, собранных в 2022 году во время экспедиции SO 292/2 на борту научно–исследовательского судна Sonne. В ходе этой миссии ученые обнаружили ранее неизвестные грязевые вулканы в районе Марианского форварля и смогли собрать образцы непосредственно из них. Работа является частью Кластера превосходства «Дно океана – неизведанный интерфейс Земли». Опираясь на полученные данные, Кумават и его коллеги планируют культивировать эти микроорганизмы в контролируемых инкубаторах, чтобы глубже изучить, как они получают питательные вещества и выживают в столь негостеприимных условиях.
