52.2K
Едва живые бактерии-зомби и другие формы жизни, содержащие в себе огромное количество углерода, которое превышает в 245-385 раз углеродную массу всех людей на Земле, скрывается в недрах нашей планеты на глубине до 5 километров, образуя тем самым невероятно обширную подповерхностную экосистему. Об открытии, являющимся результатом более чем 10-летнего сотрудничества тысячи ученых по всему миру, объявлено на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Вашингтоне.
«Десять лет назад мы и представить себе не могли, что камни под нашими ногами могут быть настолько обитаемы. Но экспериментальные исследования по всей планете показали нам, что жизнь может процветать на большой глубине. Это не просто увлекательно, но и повышает наш энтузиазм к поиску биотически-абиотической окраины на Земле и других местах во Вселенной», – рассказывает Изабель Даниэль, участник исследовательской группы из Лионского Университета (Франция).
Абсолютные пределы жизни на Земле с точки зрения температуры, давления и энергии пока не найдены. Рекорды постоянно приходится обновлять. На сегодня лидером среди «самых горячих организмов Земли» в природе является одноклеточный организм Geogemma barossii, проживающий в гидротермальных жерлах на морском дне. Его клетки, крошечные микроскопические сферы, растут и размножаются при температуре 121 °C. В лабораторных условиях ученым удавалось сохранять микробную жизнь при 122 °C.
Максимальная глубина, на которой была обнаружена жизнь в континентальной части недр, составляет приблизительно 5 километров. Рекорд в океанах – 10,5 километров от поверхности воды, на глубине с экстремальным давлением.
«Исследования микробов в недрах Земли дали нам новые знания, а также осознание и гораздо большее понимание того, как много нам еще предстоит выяснить о подземной жизни. Например, ученые еще не определили все способы, с помощью которых подповерхностная экосистема влияет на поверхностную жизнь и наоборот. На данный момент мы можем только удивляться природе метаболизмов, которые позволяют ей выживать в условиях крайнего обнищания и ограничений, условиях, господствующих глубоко под землей», – добавил Рик Колвелл, член команды из Орегонского университета (США).
Чтобы оценить разнообразие и распространенность жизни ученые изучили образцы, полученные в ходе бурения морского дна, а также из континентальных шахт и скважин глубиной до 5 километров. Собранные данные из сотен участков позволили построить модель экосистемы глубоко внутри планеты. Оказалось, что размер подземной биосферы составляет от 2 до 2,3 миллиарда кубических километров (почти вдвое больше объема всех океанов), а масса углерода – от 15 до 23 миллиардов тонн. Проведенная работа также помогла определить типы внеземных сред, которые могут поддерживать жизнь.
Некоторые ключевые итоги проведенной работы:
- Подземная биосфера представляет собой мир, который включает представителей всех трех областей жизни: бактерии и археи (микробы без мембранного ядра) и эукариоты (микробы или многоклеточные организмы с клетками, которые содержат ядро, а также мембраносвязанные органеллы).
- Бактерии и археи доминируют в «Глубокой земле». Среди них миллионы различных типов, большинство из которых еще предстоит обнаружить или охарактеризовать. Эта так называемая микробная «темная материя» значительно расширяет взгляд на древо жизни. Ученые считают, что около 70% бактерий и архей Земли живут в ее недрах.
- Микробы глубоко под землей зачастую сильно отличаются от своих поверхностных собратьев. В некоторых случаях они получают питательную энергию только из камней.
- Генетическое разнообразие жизни под поверхностью сравнимо или превосходит аналогичное на поверхности.
«Теперь мы знаем, что подповерхностная жизнь является обычным явлением. Десять лет назад у нас были пробы только с нескольких участков – мест, в которых мы ожидали найти жизни. Теперь, благодаря большому набору, мы знаем, что можем найти ее почти везде, хотя отбор проб, очевидно, достиг лишь крошечно малой части глубокой биосферы», – пояснил Митч Согин из Морской биологической лаборатории (США).
Открытие также поднимет новые вопросы, на которые ученым предстоит ответить в будущем. Среди множества загадок «Глубокой земли» исследователи выделяют: распространение, происхождение и источник энергии.
- Распространение. Как распространяется подземная жизнь – горизонтально, вверх или вниз? Как она может быть такой похожей на разных континентах? Она имела общее происхождение и была разделена, например, тектоникой плит? Или общины мигрировали? Какую роль играют большие геологические события (такие как тектоника плит, землетрясения, метеоритные бомбардировки и другие) в подповерхностном движении жизни?
- Происхождение. Началась ли жизнь глубоко под землей, а затем мигрировала вверх, к солнцу? Или она зародилась в маленьком теплом пруду и спустилась вниз? Как подземные микробные «зомби» размножаются и живут без деления от миллионов до десятков миллионов лет?
- Энергия. Является ли метан, водород или природная радиация (от урана и других элементов) наиболее важным источником энергии для скрытой жизни? Какие источники энергии наиболее важны в разных условиях? Как отсутствие питательных веществ, а также экстремальные температура и давление влияют на распределение и разнообразие микробов в недрах?
«Молекулярные исследования повышают вероятность того, что микробная «темная материя» гораздо более разнообразна, чем мы ее знаем в настоящее время, и самые глубокие линии ветвления бросают вызов концепции трех доменов, введенной Карлом Возе в 1977 году. Сегодня мы знаем, что во многих местах они вкладывают большую часть получаемой энергии просто в поддержание своего существования, и мало в рост, что является захватывающим способом жизни», – заключил Карен Ллойд из Университета Теннесси (США).
Окончательный отчет о жизни в глубинах Земли, который поможет лучше понять количество, движение, формы и происхождение углерода под поверхностью нашей планеты, ученые планируют опубликовать в октябре 2019 года.