39.2K
Обнаруженные необычным способом одноклеточные существа, живущие глубоко под морским дном в крошечных трещинах вулканических пород, дали исследователям ключ к поиску жизни на Марсе. Статья, анонсирующая открытие, опубликована в журнале Communications Biology.
Исследователи подсчитали, что в таких трещинах, заполненных глинистыми минералами, обитает сообщество бактерий, столь же плотное, как в человеческом кишечнике: около 10 миллиардов бактериальных клеток на кубический сантиметр, при том, что средняя плотность бактерий, живущих в грязевых отложениях на морском дне, оценивается в 100 единиц на кубический сантиметр.
Круиз за образцами океанического дна
Подводные вулканы извергают лаву примерно при 1200 градусах Цельсия, после чего магма остывает, каменеет и в конечном итоге трескается. Образованные трещины узкие, часто менее 1 миллиметра шириной. На протяжении миллионов лет они заполняются глинистыми минералами, куда и проникают бактерии.
«Эти трещины – очень дружелюбное место для жизни. Если вы отыскали глину, значит, вы почти наверняка найдете микробы, живущие в ней», – объясняет первый автор статьи профессор Йохей Судзуки из Токийского университета (Япония).
Судзуки и его коллеги обнаружили бактерии в образцах горных пород, собранных в конце 2010 года во время комплексной программы океанического бурения (IODP). Экспедиция IODP 329 доставила группу исследователей с тропического острова Таити посреди Тихого океана в Окленд (Новая Зеландия). Судно трижды вставало на якорь по маршруту, проходящему через южную часть Тихоокеанского огненного кольца, и использовало металлическую трубу длиной 5,7 километра, чтобы достичь дна океана. Затем бур прорезал 125 метров под морским дном, получая образцы керна диаметром около 6 сантиметров. Первые 75 метров под морским дном были грязевыми отложениями, а затем исследователи собрали еще 40 метров твердой породы.
В зависимости от места бурения возраст добытых пород оценивался в 13,5 миллиона, 33,5 миллиона и 104 миллиона лет. Участки не были расположены вблизи каких-либо гидротермальных источников или подводных водных каналов, поэтому исследователи уверены, что бактерии прибыли в трещины самостоятельно, а не были занесены течением. Поверхность образцов была стерилизована для предотвращения загрязнения с помощью искусственного промыва морской водой и быстрого обжига.
Как нарезать камень
На тот момент стандартный способ поиска бактерий состоял в том, чтобы отколоть внешний слой образца, затем измельчить его центр в порошок и подсчитать клетки из этой дробленой породы.
Продолжая надеяться, что бактерии могут присутствовать там, где мы не в состоянии их найти, Йохей Судзуки решил, что ему нужен новый способ взглянуть на трещины в каменистом дне. Он нашел вдохновение в том, как патологоанатомы готовят ультратонкие срезы образцов тканей для диагностики болезни. Он покрыл камни специальной эпоксидной смолой, чтобы они не рассыпались, когда он срезал тонкие слои.
Полученные пластины твердой породы затем промывали красителем, окрашивающим ДНК, и помещали под микроскоп.
Бактерии появились в виде светящихся зеленых сфер, плотно упакованных в оранжевые туннели, окруженные черным камнем. Это оранжевое свечение исходит от глинистых минеральных отложений, дающих микробам привлекательное место для жизни.
Анализ ДНК выявил различные виды одноклеточных. Образцы из разных мест имели сходные, но не идентичные виды бактерий. По мнению исследователей, разный возраст пород повлиял на композиционный состав накопленных минералов и, следовательно, на распространение бактериальных семейств.
«Заполненные глиной минеральные трещины концентрируют питательные вещества, которые бактерии используют в качестве топлива. Это может объяснить, почему плотность бактерий в трещинах горных пород на восемь порядков больше, чем плотность бактерий, свободно живущих в грязевых отложениях, где морская вода разбавляет питательные вещества», – пишут авторы исследования.
От дна океана до Марса
Глинистые минералы, заполняющие трещины в глубоководных океанических породах, вероятно, похожи на минералы, которые сейчас могут находиться внутри марсианских горных пород.
«Минералы скрывают отпечаток условий, царящих на планете в момент образования глины. Нейтральные или слабощелочные среды, низкая температура, умеренная соленость, базальтовые породы – вот что роднит океаническое дно Земли и поверхность Красной планеты», – заявляет Йохей Судзуки.
Исследовательская группа начала сотрудничество с Космическим центром NASA им. Джонсона (США) для разработки плана изучения каменистых пород, собранных марсоходами на поверхности Марса, для поиска жизни в трещинах, заполненных глинистыми минералами.
«Открытие богатейшего микробиома там, где никто не ожидал, в твердой скале под морским дном, возможно, изменит игру в поисках жизни в космосе», – заключили авторы исследования.