В озерах Антарктиды обнаружены удивительные формы жизни, питающиеся камнями

Исследователи обнаружили, что микробы, живущие в покрытом льдом озере в Антарктиде, питаются измельченными камнями. И маленькие твари во всю процветают, пишет Live Science. 

Подледные озера — это водоемы с пресной водой, большинство из которых находится в Антарктиде, зажатые между земной корой или коренными породами и толстыми пластами льда, иногда толщиной от нескольких сот до нескольких тысяч метров. Эти озера кишат разнообразными микробами, которые употребляют питательные вещества, содержащиеся в воде.

Однако до сих пор исследователи не знали, откуда именно взялись эти питательные вещества. Подледные озера разрушаются с течением времени по мере повышения и снижения в них уровня воды. 

В новом исследовании эксперты воспроизвели эту эрозию в лаборатории, раздробив образцы отложений, взятых из озера Уилланс — подледникового озера площадью 60 км², погребенного под 800 м льда в Антарктиде, и показали, как создаются жизненно важные химические вещества, необходимые для поддержания микробных сообществ.

"Наша работа полностью отличается от любых предыдущих исследований подледных озер. В ходе прошлых исследований изучался вопрос о том, каким образом эрозия коренных пород может привести к образованию газов в подледниковых средах, однако в ходе нашей работы мы пошли еще дальше, изучив вопрос о том, каким образом эрозия может высвобождать биологически важные источники питательных веществ в воду", — отметила ведущий автор исследования Беатрис Гилл Оливас, гляциолог из Бристольского университета в Великобритании. 

Более того, открытие может иметь захватывающие последствия для изучения того, как микробная жизнь может развиваться в другом месте Вселенной.

Измельчение отложений 

Озеро Уилланс является частью более крупной гидрологической системы, и эрозия, возникающая в смежных районах, может привести к попаданию химических веществ в более крупные озера. 

Исследователи воспроизвели эту эрозию в лаборатории, измельчив образцы отложений из озера Уилланс и оставив их при температуре 0 °C в бескислородной воде, имитируя условия, существующие в озере. Чтобы проделать скважину через толстый ледяной покров перед сбором образцов, команда использовала буровой станок с горячей водой.

Ученые оставили измельченные камни под водой более чем на 40 дней, а затем проанализировали воду, чтобы увидеть, какие химические вещества выделились из отложений. Они обнаружили множество из них, включая водород, метан, диоксид углерода и аммоний. Большинство этих химических веществ мгновенно выделяются из отложений, когда они измельчаются. 

Микробные сообщества

Среди микробов есть разные группы. Одна из них, известная как метанотрофы, питается метаном, чтобы создавать для роста энергию, а вот метаногены действуют наоборот, создавая энергию путем преобразования водорода и углекислого газа в метан. 

В озере также обитают специализированные бактерии, которые получают энергию, превращая аммоний в нитрит, а затем в нитрат, процесс, известный как нитрификация. 

Многие соединения, образующиеся в подледных озерах, также сильно восстанавливаются или окисляются. Это означает, что они легко отдают и забирают электроны во время химических реакций, что создает так называемый окислительно-восстановительный градиент в озере. 

Этот градиент помогает перерабатывать элементы, способные иметь несколько степеней окисления, такие как сера или железо, легко позволяя им приобретать и терять электроны. Специализированные микробы, известные как хемолитотрофы, могут ускорять окисление этих элементов в качестве источника энергии.

В целом, для каждого химического вещества, присутствующего в озере, исследователи обнаружили группу микробов, которые эволюционировали, чтобы использовать его для получения энергии. 

Внеземная жизнь

Результаты исследования могут быть полезны исследователям, которые ищут внеземную жизнь. Считается, что подземные озера и замерзшие океаны распространены во Вселенной, даже в нашей Солнечной системе.

"Озера в Антарктике могут служить косвенным показателем экстремальных условий в других планетарных системах. Они дают прекрасное представление о том, как микробная жизнь может выжить в других средах", — подчеркивает Гилл Оливас. 

По сути, эрозия может стать источником питательных веществ и энергии для микробной жизни там, где есть лед поверх отложений или горных пород, сопровождаемый жидкой водой.

"Нельзя с точностью сказать, что эти процессы определенно будут поддерживать существование экзопланетных микробов. Тем не менее, это определенно дает некоторое представление о том, как микробы могут выжить на ледяных планетах и спутниках", — заключила Гилл Оливас.