Американские ученые смогли объяснить, каким образом живущие в экстремальных условиях бактерии поддерживают метаболизм без солнечного света и других источников энергии. Кроме того, удалось обнаружить, откуда эти микроорганизмы получают необходимый для их жизнедеятельности водород.
Исследование проводила команда ученых из Университета штата Монтана и Висконсинского университета в Мадисоне. Научная работа была опубликована на портале Национальной академии наук США (PNAS). Ее ведущий автор Эрик Дунхам (Eric Dunham) сформулировал идею изучения живущих под ледниками экстремофилов пытаясь объяснить более ранние находки исследователей.
Дело в том, что питающихся водородом бактерий находили под многовековыми льдами давно, но это имело мало смысла. Метаболизм этих микроорганизмов-экстремофилов был основан на поглощении углекислого газа и его реакциях с водородом. Без внешнего источника энергии расщепить, например, воду для получения необходимых ионов этого газа затруднительно. Растения и цианобактерии используют солнечный свет — этот процесс называется фотосинтезом. Как «ледниковые» микроорганизмы добывают водород оставалось загадкой.
Дунхам с коллегами собрали образцы осадочных пород под несколькими ледниками в разных концах света — в Канаде и Исландии. Ученые обнаружили в них анаэробные микроорганизмы родственные роду бактерий Rhodoferax. Они совершенно точно не производили водород сами, но при этом активно его использовали в ходе своей жизнедеятельности. Лабораторный анализ пород и полевые наблюдения помогли раскрыть эту тайну.
Необходимый бактериям газ вырабатывается в результате сложных геохимических процессов, которые протекают под ледниками. Молекулы воды реагируют с мельчайшими частицами силикатов, формирующихся в результате разрушения пород двигающимися массами льда. Кроме того, этому механизму способствуют и вертикальные нагрузки от многометровых толщ ледников даже если они не двигаются в горизонтальной плоскости. Всего исследователи предложили два типа химических реакций, для которых под многолетними льдами на поверхности земли создаются благоприятные условия.
Безусловно, количество производимого таким образом водорода чрезвычайно мало. Хотя и больше, чем может появляться в результате остальных известных геологических или химических процессов, протекающих в местах забора проб для анализов. Но небольшим колониям микроорганизмов этого водорода хватает для поддержания хемосинтеза.
По мнению исследователей, подобные места могут быть отличными рефугиумами для простейшей жизни в неблагоприятные периоды истории нашей планеты. Данным термином биологи называют естественные «сейфы» для организмов. В подобных местах по каким-то причинам сохраняются приемлемые условия для жизни даже несмотря на глобальные изменения на планете. Кроме того, находка команды Дунхама вселяет оптимизм и в сердца тех, кто ищет внеземную жизнь. Ведь ледников в Солнечной системе большое количество, а значит и под ними могут существовать подобные экстремофилы.
Автор: Василий Парфенов