Бактерии, живущие в вулканических шлейфах, увеличивают шансы найти жизнь на ледяных лунах

Члены группы бактерий Sulfurimonas нашли способ процветать в дымных шлейфах на дне океана, даже без других источников пищи. Геном этих бактерий прекрасно приспособлен к жизни в среде, слишком богатой кислородом для их родственников. Эти шлейфы могли иметь аналоги в глубинах Энцелада и внутренних океанов Европы, теоретически, жизнь там может быть связана с пищевыми цепями, построенными на организмах, подобных этим.

На границах тектонических плит в глубоком океане горячие минералы извергаются в воду из гидротермальных источников. Живущие здесь организмы получают энергию от выделяемых химических веществ, а не от Солнца. Непосредственные окрестности жерл интенсивно изучались с момента их открытия, но гигантским шлейфам, поднимающимся на сотни метров, уделялось мало внимания.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology, исследователи из Института морской микробиологии Макса Планка показали, что представитель рода Sulfurimonas может окислять водород и другие газы в шлейфе, выживая даже при избытке кислорода. 

Как следует из названия, самые известные виды Sulfurimonas получают энергию из сульфидов. До исследований доктора Массимилано Молари и соавторов он был известен только в средах с низким содержанием кислорода, например, непосредственно вокруг гидротермальных источников. Однако следы их генов были обнаружены и в шлейфах.

«Предполагалось, что они были смыты туда из среды, связанной с жерлами морского дна. Но мы задались вопросом, могут ли шлейфы действительно быть подходящей средой для некоторых членов группы Sulfurimonas», — говорится в заявлении Молари. 

Исследователи взяли на себя сложную задачу по отбору проб шлейфов на глубине более 2500 метров под поверхностью Северного Ледовитого океана и Южной Атлантики, часто при этом им приходилось уклоняться от морского льда. Они определили новый вид, который они назвали U Sulfurimonas pluma (U указывает на то, что он не был успешно культивирован, что неудивительно, учитывая различия между его естественной средой и лабораторией).

S. pluma отличается от других представителей своего рода терпимостью к кислороду, даже если не любит его, и использованием водорода в качестве источника энергии. Есть подозрение, что он произошел от предка, жившего ближе к вентиляционному отверстию; эволюция, чтобы жить (и процветать) в перьях, которые могут путешествовать на тысячи километров, была бы отличным способом рассредоточиться по всему миру. 

Подобно тому, как растения и водоросли служат первичными производителями в освещенных солнцем экосистемах, преобразуя фотоны в виды энергии, которые животные или грибы могут использовать, Sulfurimonas может делать что-то подобное с водородом. В регионах, где биологический материал почти не падает с поверхности, Sulfurimonas может представлять собой основу пищевой сети.

Есть основания подозревать, что водород был первым источником энергии для жизни, задолго до того, как что-то было достаточно сложным для осуществления фотосинтеза. Большая часть планетарного водорода связана с другими элементами или улетает в космос, но как самый распространенный элемент во Вселенной молекулярные следы могут обнаруживаться в неожиданных местах, в том числе в гейзерах Энцелада. Следовательно, подобные организмы вполне могут иметь решающее значение для жизни и в других мирах. 

«Очевидно, что они нашли экологическую нишу в холодных, насыщенных кислородом и богатых водородом гидротермальных шлейфах. Это означает, что мы должны переосмыслить наши представления об экологической роли Sulfurimonas в глубоком океане — они могут быть гораздо важнее, чем мы думали раньше», - резюмировал Молари.