Не так давно мы рассказывали о цианобактериях, которые живут под землей на глубине более полукилометра, получая энергию из водорода и кислорода. Может показаться, что это какой-то курьёз эволюции.
Однако после доклада, который участники проекта Deep Carbon Observatory сделали на конференции Американского геофизического общества, становится ясно, что подземная биосфера на самом деле очень и очень велика.
Deep Carbon Observatory объединяет более тысячи исследователей из 52 стран, которые последние десять лет доставали из-под земли самые разные формы жизни. Чтобы добраться до подземных жителей, морское дно бурили на глубину 2,5 км, а на суше образцы доставали с глубины в 5 км и больше (на всякий случай напомним, что под океанами толщина земной коры равна 5–10 км; ниже начинается мантия). Разумеется, никаких зверей на такой глубине не нашли.
Однако оказалось, что под землёй живут представители всех трёх доменов жизни, то есть бактерии, археи и эукариоты, представленные не только одноклеточными, но и многоклеточными организмами. Большая часть подземной биосферы принадлежит бактериям и археям, которых там существует огромное число разновидностей и которых там больше, чем надземных. По оценке исследователей, подземные бактерии и археи составляют 70% от всех бактерий и архей Земли.
Разумеется, подземные жители сильно отличаются от наземных, ведь жить им приходится в совершенно особых условиях – без света, часто без кислорода, под высоким давлением и при высокой температуре. Рекордная глубина, с которой удалось достать что-то живое, была 5 км. Среди микробов-рекордсменов упоминают архею Geogemma barossii, которая живёт и размножается при температуре 121 ˚С – именно при таких градусах стерилизуют медицинские инструменты в автоклавах. (Правда, не стоит бояться, что Geogemma barossii заразит наши больницы – при наших обычных 37 ˚С она расти не может.)
Наконец самые впечатляющие цифры: исследователи попытались оценить, сколько микробов живёт под землёй, учитывая структуру литосферы и плотность микроорганизмов, которые доставали из каждой скважины, распределение подходящих мест для их обитания и т. д. Оказалось, что число клеток можно оценить примерно в 2–6 × 1029; по массе это получится 15–23 миллиарда тонн углерода. (Если сравнить углеродную массу всех людей на Земле, то она окажется в 245–385 раз меньше.) А если оценить объём, который занимают подземные микробы вместе со своей средой обитания, то получится, что подземная биосфера почти вдвое превосходит объём Мирового океана.
Как живут подземные жители, ещё предстоит выяснить. Пока что ясно, что их генетическое разнообразие ничуть не меньше чем у надземных микробов, и разнообразие это обусловлено особыми экологическими нишами – не говоря уже о давлении и температуре, энергию для жизни им приходится в буквальном смысле брать из камня. (Например, вышеупомянутая Geogemma barossii добывает её, восстанавливая оксиды железа.)
Изучать подземных микробов будет непросто, поскольку культивировать их надо опять же в особых условиях, а тут и с наземными бактериями и археями не всегда понятно, как их содержать. Но чем больше мы будем узнавать о них, тем лучше будем понимать, как развивалась жизнь на Земле, как она влияла на геологические породы, и нельзя ли какие-то особенности этих микробов использовать в медицине и биотехнологии.
Автор: Кирилл Стасевич