Исследователи из Принстона обнаружили колонию бактерий, которая живет под землей более 3 км. Находя жизнь в таких экстремальных условиях, ученые расширяют свое понимание того, какие привычки могут поддерживать жизнь.
Исследовательская группа под руководством Принстона обнаружила изолированное сообщество бактерий, находящееся почти в двух милях под землей, которое получает всю свою энергию от распада радиоактивных пород, а не от солнечного света. По словам членов команды, обнаружение предполагает, что жизнь может существовать в столь же экстремальных условиях даже в других мирах.
Самоподдерживающееся бактериальное сообщество, которое процветает в богатых питательными веществами подземных водах, обнаруженных возле южноафриканского золотого прииска, было изолировано от поверхности Земли в течение нескольких миллионов лет. Он представляет собой первую группу микробов, которые, как известно, зависят исключительно от геологически произведенных соединений водорода и серы для питания. Экстремальные условия, в которых живут бактерии, имеют сходство с условиями ранней Земли, потенциально предлагая понимание природы организмов, которые жили задолго до того, как наша планета имела кислородную атмосферу.
Ученым, которые родом из девяти сотрудничающих учреждений, пришлось прорыть 2,8 километра под поверхностью нашего мира, чтобы найти этих необычных микробов, что привело ученых к их предположениям о том, что жизнь может существовать при подобных обстоятельствах в других местах Солнечной системы.
«То, что действительно заставляет мои соки течь, - это возможность жизни под поверхностью Марса», - сказал Туллис Онстотт, профессор геонаук Принстонского университета и руководитель исследовательской группы. «Эти бактерии были отрезаны от поверхности Земли в течение многих миллионов лет, но процветали в условиях, которые большинство организмов считают неблагоприятными для жизни. Могут ли эти бактериальные сообщества поддерживать себя независимо от того, что произошло на поверхности? Если это так, то возрастает вероятность того, что организмы могут выжить даже на планетах, поверхности которых уже давно стали безжизненными ».
Команда Onstott опубликовала свои результаты в выпуске журнала «Science» от 20 октября. Исследовательская группа включает в себя первого автора Ли-Хун Лин, который выполнил многие анализы в докторантуре в Принстоне, а затем в качестве научного сотрудника в Институте Карнеги.
«Эти бактерии действительно уникальны, в чистом смысле этого слова», - сказал Лин, ныне работающий в Национальном университете Тайваня. «Мы знаем, насколько изолированы бактерии, потому что анализ воды, в которой они живут, показал, что она очень старая и не разбавлена поверхностными водами». Кроме того, мы обнаружили, что углеводороды в окружающей среде не поступают из живых организмов, как обычно, и что источником водорода, необходимого для их дыхания, является разложение воды в результате радиоактивного распада урана, тория и калия ».
Поскольку подземные воды, в которых исследователи брали пробы для обнаружения бактерий, поступают из нескольких разных источников, все еще трудно точно определить, как долго бактерии были изолированы. Команда оценивает временные рамки от трех до 25 миллионов лет, подразумевая, что живые существа еще более адаптируемы, чем считалось ранее.
«Мы на удивление мало знаем о происхождении, эволюции и границах жизни на Земле», - сказала биогеохимик Лиза Пратт, возглавлявшая вклад Университета Индианы в Блумингтон в проект. «Ученые только начинают изучать разнообразные организмы, обитающие в самых глубоких частях океана, и каменистая кора на Земле практически не исследована на глубинах, превышающих полукилометра ниже поверхности. Организмы, которые мы описываем в этой статье, живут в совершенно другом мире, чем тот, который мы знаем на поверхности ».
Этот подземный мир, по словам Онстотта, представляет собой светлый бассейн с горячей соленой водой под давлением, в которой воняет серой и ядовитыми газами, которые люди находят не поддающимися дыханию. Но там недавно процветают недавно обнаруженные бактерии, которые отдаленно связаны с разделением микробов Firmicutes, которые существуют около подводных гидротермальных источников.
«Излучение позволяет производить много соединений серы, которые эти бактерии могут использовать в качестве высокоэнергетического источника пищи», - сказал Онстотт. «Для них это все равно, что есть картофельные чипсы».
Но прибытие исследовательской группы принесло в подземный мир одно вещество, которое, хотя и было жизненно важным для выживания человека, оказалось фатальным для микробов - воздух с поверхности.
«Кажется, у этих тварей есть реальная проблема с воздействием кислорода», - сказал Онстотт. «Мы не можем сохранить их после того, как попробуем их. Но поскольку эта среда очень похожа на раннюю Землю, она дает нам представление о том, какие существа могли существовать до того, как у нас была кислородная атмосфера ».
Онстотт сказал, что много сотен миллионов лет назад некоторые из первых бактерий на планете могли процветать в аналогичных условиях, и что недавно обнаруженные микробы могут пролить свет на исследования происхождения жизни на Земле.
«Эти бактерии, вероятно, находятся близко к основанию дерева для бактериального домена жизни», - сказал он. «Они могут быть генеалогически довольно древними. Чтобы выяснить это, нам нужно будет сравнить их с другими организмами, такими как Firmicutes и другими такими теплолюбивыми существами из глубоких морских жерл или горячих источников ».
Исследовательская группа строит небольшую лабораторию в 3,8 километрах под поверхностью в регионе Витватерсранд в Южной Африке, чтобы провести дальнейшее изучение недавно обнаруженной экосистемы, сказал Онстотт, который надеется, что результаты будут полезны, когда будущие космические зонды будут отправлены на поиски жизни. на других планетах.
«Большой вопрос для меня, как эти существа поддерживают себя?» Сказал онстотт. «Разве этот штамм бактерий эволюционировал, чтобы обладать всеми характеристиками, необходимыми ему для выживания самостоятельно, или они работают с другими видами бактерий? Я уверен, что у них будет больше сюрпризов для нас, и они могут однажды показать нам, как и где искать микробы в других местах ».
Другие авторы этой работы включают Йоханну Липманн-Пипке из GeoForschungsZentrum, Потсдам, Германия; Эрик Бойс из Университета Индианы; Барбара Шервуд Лоллар из Университета Торонто; Эойн Л. Броди, Терри С. Хейзен, Гари Л. Андерсен и Тодд З. Де Сантис из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, Беркли, Калифорния; Дуэйн П. Мозер из Института исследований пустыни, Лас-Вегас; и Дейв Кершоу из рудника Мпоненг, Англо Голд, Йоханнесбург, Южная Африка.
Пратт и Онстотт сотрудничали в течение многих лет в рамках Астробиологического института Индиана-Принстон-Теннесси (IPTAI), финансируемого НАСА исследовательского центра, специализирующегося на разработке приборов и зондов для обнаружения жизни в скалах и глубоких подземных водах на Земле во время планирования подземных исследований Марс. Рекомендации IPTAI для НАСА будут основаны на результатах, обсужденных в научном отчете.
Эта работа была также поддержана грантами Национального научного фонда, Министерства энергетики США, Национального научного совета Тайваня, Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Немецкий исследовательский фонд) и стипендиальной программы Killam ,
Источник: пресс-релиз Принстонского университета
