Життя під поверхнею Землі: нові відкриття про мікроби на глибинах до 4 км
Поверхня нашої Землі вкрита життям: це визначна особливість нашої планети, яка, наскільки нам відомо, робить її унікальною серед космосу. Однак, можливо, ми недооцінили, як глибоко під нашими ногами можуть процвітати земні створіння.
В рамках амбітного 8-річного перепису міжнародна команда вчених виявила вражаючу різноманітність мікробів, які живуть глибоко під поверхнею нашої планети, значно глибше, ніж будь-які попередні відкриття.
Очолювана мікробіологом-екологом Емілем Руффом з Інституту океанографії Вудса Голла (США) та біоінформатиком Ісабеллою Храбе де Анжеліс з Макс-Планк Інституту хімії (Німеччина), дослідження виявило форми життя на глибині до 491 метра (1610 футів) під океанським дном і навіть глибше під землею: до 4375 метрів (2,7 милі).
Команда проаналізувала зразки з більш ніж 50 локацій по всьому світу, зібрані як з поверхні, так і з глибин Землі, а також з таких місць, як печери та гідротермальні джерела на морському дні, що формують межу поверхні.
Зразки з поверхні були зібрані з ґрунтів, осадів або водяних стовпів, а підповерхневі зразки отримували з бурових свердловин, шахт, водоносних горизонтів або рідини з розвідки.
Різноманітність виявлених форм життя слідує несподіваному шаблону.
“Зазвичай вважається, що чим глибше ми йдемо під поверхню Землі, тим менше енергії доступно, і тим менше клітин може вижити”, – каже Руфф.
“Однак ми показуємо, що в деяких підземних середовищах різноманітність може змагатися, а іноді й перевершувати різноманітність на поверхні.”
Особливо це стосується мікробів в морських екосистемах, а також мікробів з таксономічної категорії археї, які ставали більш генетично багатими, з рівномірно розподіленою різноманітністю, чим глибше дослідники заглядали. Бактеріальна різноманітність у морському підповерхневому середовищі виявилася несподівано високою порівняно з поверхневими екосистемами.
Життя в цих підземеллях має дуже іншу часову шкалу порівняно з бурхливою поверхнею Землі. Без сонячного світла енергія є обмеженою і повинна добуватися з навколишніх матеріалів та їх хімічних реакцій: водень, метан, сірка, серпентинізація, тіла мертвих (або живих) мікробів і навіть радіоактивність.
Ці екосистеми рухаються з тектоничною швидкістю. Вчені оцінюють, що деякі клітини в глибокій біосфері діляться лише один раз за тисячу років.
“Зрозуміло, що еволюційно адаптовано максимально мінімізувати свої потреби в енергії та оптимізувати кожну частину метаболізму, щоб бути максимально енергоефективним”, – зазначає Руфф.
Дослідження оцінило мікробну різноманітність серед 478 архей та 964 бактерій, а також 147 метагеномів з різних морських та наземних локацій.
Різноманітність поверхневого і підповерхневого життя насправді зазвичай тяжіє до континууму різноманітності та структури, а не існує як два окремі екосистеми з чітким поділом.
Але були помітні відмінності в тому, як були складені морські та наземні екосистеми, незалежно від того, чи є це поверхневим чи підповерхневим середовищем.
“Селекційні тиски дуже різні на землі та в морі, і вони обирають різні організми, які важко живуть в обох середовищах”, – пояснює Руфф. Як вгорі, так і внизу.
Команда зазначає, що для деяких середовищ було майже надмірно багато даних, наприклад, для морської поверхні, в той час як для інших середовищ, таких як печери або ґрунти, дані були обмежені або відсутні.
Якщо життя може існувати так глибоко під поверхнею нашої планети, можливо, це можливо і деінде: як каже Руфф, “розуміння глибокого життя на Землі може бути моделлю для відкриття, чи існувало життя на Марсі і чи пережило воно.”
Рідка вода на інших планетах могла забезпечити їм кам’янисті підповерхневі середовища, дуже схожі на земні, всього за три метри під їх поверхнею. Якщо це так, то будь-яка зустріч з інопланетянами може вимагати деякого копання.
