Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Японцы нашли аэробные бактерии в глинистых трещинах под дном океана

Фотография с левой стороны была сделана с использованием нормального освещения, а фотография с правой стороны — с использованием флуоресцентного света. Твердая базальтовая порода — серого цвета, глинистые минералы — оранжевого цвета, бактериальные клетки — зеленые сферы.

Yohey Suzuki et al. / Communications Biology, 2020

Японские биологи обнаружили сообщества аэробных бактерий в трещинах вулканических пород, находящихся в океане на глубине 120 метров. Как сообщается в журнале Communications Biology, плотность одноклеточных организмов в разломах оказалось крайне высокой — около 10 миллиардов на кубический сантиметр, что сравнимо с плотностью бактерий в человеческом кишечнике.

Верхний слой океанической коры состоит преимущественно из базальтовых пород, которые образуются при извержениях вулканов. Изначально температура выброшенного вещества крайне высока, около 1200 градусов Цельсия, однако затем она падает и лава затвердевает, превращаясь в камень. При остывании в базальте образуются крошечные трещины, не более 1 миллиметра шириной, которые в течение многих миллионов лет заполняются глинистыми минералами. Прошлые исследования пород возрастом от 3,5 до 8 миллионов лет показали, что эти минералы могут служить благоприятной средой для анаэробных термофилов и аэробных мезофилов, однако до сих пор ученые не были уверены, могут ли примитивные формы жизни существовать в более древнем океаническом базальте.

Чтобы найти ответ на этот вопрос, группа японских биологов под руководством Йохей Судзуки (Yohey Suzuki) из Университета Токио в 2010 году приняла участие в Программе океанического бурения (IODP) и отправилась на исследовательском корабле в район Тихоокеанского круговорота (South Pacific Gyre). С помощью металлической шахты длиной 5,7 километров и бура биологи взяли небольшие, около 6,2 сантиметра в диаметре, керны из трех разных районов. Первый образец был поднят с глубины 51 метр под дном, второй — с глубины 109,6 метра ниже морского дна, и третий — с глубины 121,8 метра ниже дна. В зависимости от местоположения возраст пород был оценен в 13,5 миллиона, 33,5 миллиона и 104 миллиона лет.

Исследователи убедились, что места сбора пород находились вдали от гидротермальных источников и каналов и что бактерии попали в трещины естественным путем, а не были нанесены сильными течениями. Кроме того, чтобы избежать загрязнения поверхности, ученые стерилизовали полученные образцы с помощью промывания искусственной морской водой и быстрого высушивания. Далее группа Судзуки покрыла камни эпоксидной смолой, чтобы поддержать естественную форму, и нарезала их на тонкие слои, которые затем промыла с помощью красителя. Это позволило биологам выявить присутствие микроорганизмов в трещинах.

Рентгеноструктурный анализ выявил присутствие богатого железом смектита в образцах керна возрастом 33,5 и 104 миллионов лет, но не в образцах керна возрастом 13,5 миллиона лет. В смектите исследователи обнаружили флуоресцентные сигналы, которые указывали на присутствие бактериальных сообществ. Чтобы убедиться, что ученые видят живые клетки, а не автофлуоресцентные материалы, они провели дополнительный анализ, который показал, что микробные клетки локализованы в непосредственной близости от трещин.

Секвенирование ДНК показало, что образцы из разных мест содержали сходные, но не идентичные друг другу виды бактерий. Ученые объясняют это тем, что породы в разных местах имеют разный возраст, что может влиять на их минеральный состав и, как следствие, распространенность разных видов бактерий.

Ученые предполагают, что заполненные глиной минеральные трещины могут концентрировать питательные вещества, которые бактерии используют в качестве пищи. По их мнению, это может объяснить, почему плотность бактерий в трещинах горных пород на восемь порядков больше, чем в грязевых отложениях, откуда морская вода вымывает питательные вещества.

По мнению группы Судзуки, подобные трещины с глинистыми минералами могут встречаться и на Марсе. Все больше исследований подтверждают, что в прошлом Красная планета могла иметь жидкую воду на поверхности и более благоприятный климат. Сейчас японские биологи разрабатывают план для изучения пород, собранных с марсианской поверхности роверами, совместно с Космическим центром имени Линдона Джонсона. Они предлагают хранить образцы в специальной титановой трубке и исследовать их с помощью компьютерной томографии и трехмерного рентгеновского сканирования.

В 2017 году «Кьюриосити» обнаружил на Марсе борозды на каменных плитах, которые могут быть грязевыми трещинами, оставшимися после испарения воды. Кроме того, совсем недавно ровер нашел скалу, представляющую из себя слоеный пирог из осадочных пород, которая могла образоваться в присутствии движущейся воды или ветра.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.