Глубоко под поверхностью земли обнаружено множество загадочных видов грибов

Фото из открытых источников

Газовые скважины в северном Мичигане ежедневно откачивают воду на поверхность. Эта вода поднимается из сланцевых пород, более древних, чем первые динозавры, и исследователи долгое время предполагали, что в ней не может жить ничего сложнее бактерий.

Куинн Мун из Мичиганского университета (UM), отфильтровал партию этой воды, встряхнул фильтры в чистой воде, чтобы отделить клетки, и распределил отделившиеся частицы по агаровым пластинам. Результаты исследования были опубликованы в журнале ISME.

«Я помню, как через несколько дней после сбора воды рассматривал чашки Петри с питательной средой, и они были заполнены множеством различных штаммов, растущих во всевозможных формах и цветах», — рассказал Мун.

Размножились сотни штаммов. Мун говорит, что большинство участников проекта сомневались, что команда сможет обнаружить какие-либо следы грибков на такой глубине.

Команда Муна взяла пробы из шести действующих газовых скважин в Антримском сланцевом пласте, богатом органическими веществами, который находится под большей частью района Великих озёр. Глубина скважин составляет от 247 до 556 метров.

На каждой скважине команда собирала 80 литров воды, а затем фильтровала ее до тех пор, пока фильтры не засорялись. В самой неглубокой скважине добывалась относительно пресная вода с содержанием растворенных твердых веществ 448 миллиграммов на литр. В самой глубокой скважине этот показатель составил 112 000 миллиграммов на литр, что примерно в три раза солонее морской воды.

В более чистых колодцах содержание водорода и кислорода соответствует талым водам позднего ледникового периода. Луна датирует свой последний контакт с поверхностью примерно 11 000 лет назад.

Команде Муна также нужно было исключить загрязнение с поверхности. В качестве контроля они использовали стерильную воду, а питательную среду оставили на воздухе на пять минут. На этих чашках выросло двадцать три колонии, и все штаммы, совпадающие с одним из них, были обнаружены в результате.

Под микроскопом, используя краситель, связывающий клеточные стенки грибов, Мун насчитал от 4200 до 6800 грибковых клеток на миллилитр колодезной воды. В одной капле содержится примерно 250 таких клеток. В океанической воде содержится от 8 до 2000 клеток грибов на миллилитр. Вода в сланцевых породах как минимум вдвое плотнее, чем самая богатая ею океаническая вода, и в сотни раз плотнее, чем большая её часть.

Бактерии по-прежнему превосходят грибы по численности в сотни и тысячи клеток на одну. Однако клетки грибов гораздо крупнее, и после того, как команда Муна перевела подсчеты в содержание углерода, оказалось, что грибы содержат примерно в пять раз меньше углерода, чем бактерии. В генетических данных были обнаружены коловратки, круглые черви, сегментированные черви и восьминогие животные, известные как водяные медведи, а также паразиты, поражающие животных, и другие грибы.

Команда Муна вырастила 205 чистых культур, которые были разделены на 67 различных групп. Двадцать шесть из этих групп не соответствовали ни одному известному роду. Тринадцать из них не соответствовали ни одному описанному виду достаточно точно, чтобы считаться одним. Один из них, Teichospora sp. QM01, совпал со своим ближайшим родственником из базы данных на 74 процента.

В каждой из шести скважин был обнаружен гриб белой гнили Irpex cf. lacteus. Белая гниль разрушает древесину на поверхности. Эти культуры в настоящее время заморожены и высушены в гербарии Мичиганского университета, первой публичной коллекции грибов, обитающих в глубоких подземных слоях Земли.

Около 90% органического углерода планеты хранится под землей в нефти, угле и сланце. Остальные 10% находятся в растениях, почвах и океанах. Мун говорит, что климатические прогнозы предполагают, что большая часть этих 90% останется на месте, и что обилие грибов вызывает вопросы о том, как быстро эти отложения превращаются в газ.

Люди также планируют целенаправленно закачать туда углерод, поскольку почти любой метод извлечения углекислого газа из воздуха заканчивается его закачкой глубоко под землю.

«В этих стратегиях еще не учтено, что они могут ввести этот углерод в среду, где обитает множество грибов, способных расщеплять углерод и преобразовывать его в непредвиденные формы», — сказал Мун.

Команда Муна определяет пределы. Никто не измерял, сколько углерода содержит подповерхностная грибковая клетка, поэтому они позаимствовали коэффициенты пересчета из океанографических исследований. Их фильтры улавливали только свободноживущие клетки, и в аналогичных условиях от 20% до 80% микробной жизни обитает в пленках на поверхностях, а не в свободном состоянии в воде. Клетка в воде также может находиться в спящем, а не активном состоянии.

«За все время моей подготовки в качестве миколога ни один учебник не затрагивал тему подземных экосистем, поэтому это открытие порождает множество нерешенных вопросов о разнообразии и роли грибов в подземных экосистемах», — сказал Мун.

Его команда сотрудничает с Объединенным институтом генома, чтобы секвенировать каждый штамм и выяснить, как эти грибы выживают на такой глубине. Ничто из этого не входило в планы на начальном этапе отбора проб. Мун говорит, что подобная работа начинается с базового вопроса о том, кто живет под землей и как протекает углеродный цикл, и лишь позже превращается в нечто, имеющее практическое применение. Он утверждает, что нынешняя администрация стремится ограничить фундаментальные научные исследования такого рода.

«Как только мы прекратим финансирование фундаментальных научных исследований, наша способность проводить прикладные научные исследования также начнет отставать», — говорит Мун.

В данном случае, возможно, решение уже на подходе. Сейчас команда кормит свои штаммы углем, сланцем, нефтью и пластиком, чтобы выяснить, чем они будут питаться. Если что-то в этих пластинах расщепит углеводород, с которым никто другой не справится, выгода может быть значительной. Гриб, проведший 11 000 лет в темноте под Мичиганом, может стать инструментом для очистки.