Ученые выяснили, как существует жизнь в одном из самых сложных мест на Земле

Наша голубая планета, возможно, самая пригодная для жизни из всех известных нам, но на ней всё ещё есть очаги токсичности. Например, пустыня Атакама, самые глубокие районы Антарктиды и, что хуже всего, сокрушительное давление, ледяной холод и экстремальная солёность океанского дна. 

Тем не менее, как однажды сказал один известный математик, «жизнь всегда найдёт выход». И теперь, чуть лучше, чем раньше, мы знаем, как это сделать.

«Наши результаты дают основополагающее понимание подземной биосферы, содержащей серпентинит, в Марианской предгорной дуге», — говорится в недавней статье исследователей из Бременского университета (Германия) и Океанографического института Вудс-Хоул (Массачусетс). Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.

«Переходы липидных биомаркеров из пелагических осадков в серпентинитовый ил подчеркивают устойчивость микробных сообществ», — пишут авторы, поскольку организмы «тонко настроены на изменение геохимических градиентов, причем экстремофилы становятся доминирующими, когда условия отклоняются от норм пелагических осадков».

Итак, что же происходит? Речь идёт о Марианской предгорной дуге – участке океанского дна между активной одноимённой вулканической дугой и самой глубокой и узкой частью Марианской впадины. Это не совсем подходящее место для жизни: здесь чрезвычайно щелочная среда, температура около нуля, и здесь есть множество грязевых вулканов, которые выбрасывают богатые железом породы в тёмную воду. Там, под высоким давлением и в щелочной среде, эти породы вступают в реакцию и превращаются в редкие самородные минералы, такие как аваруит или самородное железо, – этот процесс известен как серпентинизация. 

На большей части Марианской впадины этот процесс протекает довольно бурно. Реакция сопровождается выделением сотен градусов тепла; водород, метан и сероводород выделяются в воду, создавая ряд горячих гидротермальных источников – и, вероятно, именно благодаря им вообще что-либо может выжить. 

Но в предгорье всё иначе: несмотря на грязевые вулканы, дно остаётся холодным и, насколько известно, бесплодным. «До сих пор наличие в этой системе микроорганизмов, производящих метан, предполагалось», — пояснила соавтор исследования Флоренс Шуботц, специалист по органической геохимии из Центра исследований морской среды (MARUM) при Бременском университете. «Но напрямую подтвердить это не удалось».

Тому есть несколько причин, но в основном всё сводится к следующему: окружающая среда слишком враждебна для жизни, чтобы обнаружить ДНК, даже если она там есть. Возможно, какая-то форма жизни всё же существует, несмотря на сверхвысокий pH, экстремальную солёность, практически полное отсутствие питательных веществ, ледяные температуры и всё остальное, но, проще говоря, для её обнаружения традиционными методами нужна определённая минимальная плотность клеток. Иначе они просто не обнаружатся.

Поэтому вместо этого исследователи стали искать что-то другое.

«Нам удалось обнаружить жиры», — сказал соавтор исследования Палаш Кумават из Бременского университета. Это всё равно, что определить, кто в доме, посмотрев в мусор: это означало, что команда смогла не только сделать вывод о существовании микробов, но и понять, как им вообще удаётся выживать в этих сложнейших условиях.

И в чём же ответ? Вместо того чтобы выживать за счёт газов и минералов, выделяющихся со дна в процессе серпентинизации, микробы выбирают более прямой путь, извлекая энергию из тех же источников, всё ещё заключённых в породах. Из неё они производят метан – важный парниковый газ, а также основу бесчисленных глубоководных экосистем океана. 

«Удивительно в этих открытиях то, что жизнь в таких экстремальных условиях, таких как высокий pH и низкая концентрация органического углерода, вообще возможна», — сказал Шубоц. Более того, эта среда, если можно так выразиться, процветает: анализ липидов показал, что многочисленные микробные сообщества там процветают, и делают это уже давно.

Сколько именно? Ну, если догадка команды окажется верной, то примерно столько, сколько это вообще возможно. 

«Мы подозреваем, что первичная жизнь могла зародиться именно в таких местах», — сказал Шубоц. «Просто захватывающе получить представление о такой среде обитания микроорганизмов».