Грибы, питающиеся камнями, процветают глубоко под землей

Фото из открытых источников

Исследование, проведенное Мичиганским университетом, показало, что на глубине сотен метров под поверхностью, в горных породах и воде, обитают сложные экосистемы грибов и микроорганизмов в гораздо большем количестве, чем предполагалось ранее.

На глубине более 500 метров под поверхностью Земли находится темный и древний мир, кишащий грибковой жизнью в масштабах, которые ученые никогда не могли себе представить. Исследовательская группа под руководством Мичиганского университета впервые количественно оценила численность грибов на большой глубине, достигающей 500 метров, и их результаты ставят под сомнение устоявшиеся представления о пригодности этих экстремальных сред для жизни.

В исследовании, проведенном под руководством Куинна Муна из Мичиганского университета и опубликованном в журнале The ISME Journal, было идентифицировано 689 уникальных видов грибов в образцах воды, извлеченных из газовых скважин, тринадцать из которых ранее никогда не были описаны наукой.

Но что действительно удивило исследователей, так это плотность этих популяций: одна капля этой грунтовой воды может содержать столько же грибковых клеток, сколько капля океанской воды, что эквивалентно примерно 250 клеткам на каплю или более чем двенадцати триллионам клеток в бассейне олимпийских размеров.

До сих пор не было убедительных доказательств того, что эукариоты могут быть многочисленны в глубоких слоях земной коры, объясняет Мун, исследователь из лаборатории профессора Тима Джеймса. ДНК из окружающей среды обнаруживала их следы, но они всегда приписывались транзитным или спящим организмам. Наше исследование опровергает идею о том, что глубокие слои земной коры непригодны для более сложных форм жизни, таких как грибы, и демонстрирует, что при благоприятных условиях эукариоты действительно могут быть многочисленны.

Исследовательская группа, в состав которой входили гидрологи, биологи и геологи, изучила Антримский сланец — богатое органическими веществами погребенное горное образование, простирающееся под большей частью района Великих озёр. Для доступа к этой подземной экосистеме учёные отбирали воду из газовых скважин, пробуренных в сланце на глубине от 198 до 500 метров.

Анализируя стабильные изотопы в воде — атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковое число протонов, но различающиеся числом нейтронов, — исследователи определили, что вода, извлеченная из этих глубин, скорее всего, образовалась в результате таяния ледниковых покровов, покрывавших Мичиган в конце последнего ледникового периода. По словам Муна, большая часть этой воды последний раз соприкасалась с поверхностью 11 000 лет назад.

Вероятно, обилие талой ледниковой воды переносило грибы и бактерии через пористые и трещиноватые слои горных пород, пока они не осели в трещинах сланцев Антрим, где начали питаться органическим материалом, заключенным в породе. Исследователи также изучили содержание углекислого газа и метана в образцах, чтобы подтвердить, что сам сланец является пищевой основой этой подземной экосистемы.

Но грибы — не единственные обитатели этих глубин. Команда также обнаружила другие сложные формы жизни, в том числе тихоходок, широко известных как «водяные медведи», и мелких сегментированных червей. Эти организмы, по-видимому, образуют настоящую подземную пищевую цепь, где одни виды, вероятно, питаются другими, а другие могут жить как паразиты. Это открытие открывает окно в мир, который остается темным, древним и почти полностью скрытым, но далеко не лишенным жизни.

Тим Джеймс, куратор грибов в гербарии Мичиганского университета и профессор экологии и эволюционной биологии, является ведущим автором исследования и подчеркивает глобальные последствия этих результатов: независимо от того, возникли ли эти грибы в этих глубоких слоях или были завезены в них, многие из них обладают адаптациями, позволяющими им расти и влиять на динамику углерода в глубинах Земли. Грибы необходимо включать в модели круговорота и секвестрации углерода в недрах Земли.

Это утверждение приобретает особое значение в контексте изменения климата. Традиционно ученые предполагали, что углерод, заключенный в горных породах, остается надежно изолированным. Однако, если грибы, вместе с бактериями и другими организмами, преобразуют часть этого древнего материала в газ, то подземный углерод может быть биологически гораздо более активным, чем считалось ранее. В своей статье мы предполагаем, что мы, возможно, значительно недооцениваем биомассу и разнообразие грибов на планете, поскольку никогда не учитывали подземные слои при оценке глобального биоразнообразия грибов, — добавляет Мун.

Исследование финансировалось Канадским институтом перспективных исследований (CIFAR), который объединил ученых-геологов и микологов для изучения вопроса о том, обитают ли грибы в глубоких слоях земной коры. Команда успешно выделила и культивировала более двухсот видов грибов из глубоких недр, создав первую общедоступную коллекцию грибов такого рода, которая сейчас хранится в гербарии Мичиганского университета. Эта коллекция позволит исследователям лучше понять, как грибы выживают в экстремальных условиях, как функционируют подземные экосистемы и что на самом деле происходит с углеродом, хранящимся в земной коре.

По словам Муна, подобные места, вероятно, существуют по всему миру. Глубокие горные породы, содержащие залежи нефти и газа, также могут быть местом обитания ранее неописанных сообществ грибов и других эукариотических организмов.

Исследование, впервые позволившее количественно оценить численность грибов в глубоких слоях недр, предполагает, что подземные экосистемы могут быть гораздо более обширными и сложными, чем это было установлено наукой до настоящего времени, открывая новые направления исследований планетарного биоразнообразия и глобального углеродного цикла.