Подземный мир Земли полон жизни, и он глубже, чем считалось ранее

Поверхность Земли кишит жизнью: это определяющая черта нашей планеты, которая, насколько нам известно, делает ее уникальной среди космоса. Но мы, возможно, недооценили, насколько глубоко под нашими ногами могут процветать земные существа.

В ходе амбициозной восьмилетней переписи международная группа ученых обнаружила поразительное разнообразие микробов, живущих под поверхностью нашей планеты — глубже, чем все, что мы обнаруживали ранее.

Исследование, проведенное под руководством микробиолога Эмиля Раффа из Океанографического института Вудс-Хоул в США и биоинформатика Изабеллы Храбе де Анджелис из Института химии Общества Макса Планка в Германии, выявило формы жизни на глубине до 491 метра ниже дна океана и даже ниже суши: на глубине до 4375 метров. Это исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Группа проанализировала образцы из более чем 50 мест по всему миру, собранные над и под поверхностью Земли, а также из таких мест, как пещеры и глубоководные гидротермальные источники, которые образуют поверхностный порог.

Поверхностные образцы отбирались из почв, отложений или водных столбов, в то время как подземные образцы извлекались из скважин, шахт, водоносных горизонтов или жидкости, получаемой при гидроразрыве пласта.

Разнообразие обнаруженных форм жизни следует неожиданной закономерности.

«Принято считать, что чем глубже вы погружаетесь под поверхность Земли, тем меньше энергии доступно и тем меньше клеток могут выжить», — говорит Рафф. «Но мы показываем, что в некоторых подземных средах разнообразие может легко конкурировать, если не превосходить разнообразие на поверхности».

Это было особенно верно для микробов в морской среде, а также для микробов из таксономической категории, известной как домен архей, который становился более генетически богатым, с более равномерным распределением разнообразия, чем глубже исследователи смотрели. Бактериальное разнообразие в морских недрах было неожиданно высоким по сравнению с поверхностными экосистемами.

Жизнь в этих подземных мирах протекает по совершенно иной временной шкале, нежели на бурлящей поверхности Земли. Без солнечного света энергия скудна и должна извлекаться из окружающих материалов и их химических реакций: водорода, метана, серы, серпентинизации, мертвых (или живых) тел соседних микробов и даже радиоактивности.

Эти экосистемы движутся тектоническими темпами. Ученые подсчитали, что некоторые клетки в глубинной биосфере делятся только раз в тысячу лет.

«Имеет смысл эволюционно адаптироваться к тому, чтобы свести к минимуму ваши потребности в энергии и мощности и оптимизировать каждую часть вашего метаболизма, чтобы быть максимально энергоэффективным», — говорит Рафф.

В ходе исследования была оценена микробная вариабельность среди 478 архей и 964 бактерий, а также 147 метагеномов из различных морских и наземных местообитаний.

На самом деле поверхностная и подземная жизнь, как правило, существовала в континууме разнообразия и структуры, а не как две отдельные экосистемы с четким разделением.

Однако существуют существенные различия в составе морских и наземных экосистем, независимо от поверхностной или подповерхностной среды обитания.

«Селективные давления очень различаются на суше и в море, и они отбирают разные организмы, которым трудно жить в обеих сферах», — объясняет Рафф. Как выше, так и ниже.

Группа отмечает, что для некоторых сред, например, для морской поверхности, данных было слишком много, в то время как для других сред, таких как пещеры или почвы, данные были скудными или отсутствовали.

Если жизнь может существовать так глубоко под поверхностью нашей планеты, возможно, она возможна и дальше: как говорит Рафф, «понимание глубинной жизни на Земле может стать моделью для выяснения того, была ли жизнь на Марсе и сохранилась ли она».

Жидкая вода на других планетах могла бы дать им каменистые подземные среды обитания, очень похожие на земные, всего в трех метрах от их поверхности. Если это так, то любые встречи с инопланетянами могут потребовать некоторых раскопок.