Микробы на дне соленого озера рассказали о древних биогеохимических циклах

На дне соленого озера Лагуна Ла Брава в пустыне Атакама ученые нашли необычное микробное сообщество. Обычно в составе микробных матов — многослойных микробных сообществ, которые участвуют в формировании пород — преобладают фотосинтезирующие цианобактерии, однако в Ла Брава их место заняли археи и бактерии, неспособные к фотосинтезу. Экстремальные условия жизни в соленых озерах пустыни Атакама могут помочь воссоздать примитивные биогеохимические циклы и показать разнообразие первых экосистем, которые появились на Земле, считают авторы, опубликовавшие работу в PLOS One.

Лагуна Ла Брава входит в состав солончака Салар-де-Атакама — второго по величине солончака в мире, который находится в окруженной горами пустыне Атакама на территории Чили. Озеро характеризуется высокой соленостью и большим количеством растворенных ионов — лития, мышьяка, магния и кальция. Так как озеро находится в горах, оно подвергается действию больших доз ультрафиолета. Несмотря на экстремальные условия существования, в нем образовалось несколько развитых экосистем, в том числе микробные маты — многослойные структуры, представляющие собой сообщества микроорганизмов с разделением функций в зависимости от того, в каком слое они обитают.

Микробные маты считаются первыми появившимися на Земле экосистемами. Традиционно такие маты формируются с участием цианобактерий — фотосинтезирующих бактерий, которые фиксируют углерод и снабжают расположенные ниже слои питательными веществами и кислородом. Самые нижние слои бактериальных матов занимаются минерализацией органических остатков, поэтому в результате их деятельности формируются породы. «Памятником» цианобактериальным сообществам, которые существовали несколько миллиардов лет назад, являются строматолиты — слоистые каменные постройки.

Исследование ученых из Аргентины, Чили и США позволяет предположить, что не только цианобактерии участвовали в древних процессах минерализации. Анализ микробного сообщества в Ла Брава показал, что место цианобактерий там заняли другие группы микроорганизмов — несколько групп архей и бактерий.

Так как большинство экстремофилов не поддаются культивированию, состав сообщества изучали при помощи секвенирования ДНК микробов. Среди обитателей микробного мата оказались представители групп архей Euryarchaeota и Crenarchaeota, и бактерий Acetothermia, Firmicutes и Planctomycetes. Цианобактерий там практически не оказалось, как и других фотосинтезирующих микроорганизмов.

Большинство из них плохо изучены, поэтому о метаболизме этих микроорганизмов можно догадываться только по представленности генов, кодирующих те или иные ферменты. Так, вместо фотосинтеза бактерии Acetothermia, по-видимому, фиксируют углерод через ацетат. «Дышат» представители микробного сообщества, окисляя и восстанавливая соединения серы. Вероятно, условия жизни на дне Лагуна Ла Брава — недостаток кислорода и жесткое ультрафиолетовое излучение — напоминают условия жизни на Земле миллиарды лет назад.

Мы рассказывали и о других микроорганизмах, обитающих в необычных местах — например, снежных водорослях и экстремофилах, населяющих стиральные машины.