Морские отложения покрывают 70% земной поверхности. В них обитает микробная популяция, которая составляет до 45% от общей микробной биомассы или до 2% от общей живой биомассы планеты. Однако на Земле есть регион, который может считаться настоящей безжизненной пустыней — это Южно-тихоокеанский круговорот. В этом месте огромные массы воды ходят по кругу, практически не контактируя с другими водными массами из-за давления и температуры воды. Этот участок общей площадью 37 млн квадратных километров служит космическим кладбищем — именно туда падают отработанные спутники и космические станции. Из-за большой удаленности от суши в этом регионе почти нет питательных веществ. Экспедиция, проведенная в 2015 году, доказала, что Южно-тихоокеанский круговорот содержит самое низкое количество клеток, когда-либо найденное в поверхностных водах океана.
Исследование, результаты которого недавно были опубликованы в Nature Communications, началось еще в 2010 году. В нем приняли участие ученые из Японского агентства морских наук о Земле и технологий (JAMSTEC), Высшей школы океанографии URI, Национального института передовых промышленных наук и технологий, Университета Кочи и Marine Works Japan. Исследователи решили выяснить, может ли существовать жизнь в глубоких донных отложениях возрастом до 101,5 миллиона лет. «Наш главный вопрос состоял в том, может ли жизнь существовать в такой ограниченной питательными веществами среде или это совсем безжизненная зона. И мы хотели знать, как долго микробы смогут поддерживать свою жизнь в условиях почти полного отсутствия пищи», — Юки Мороно, соавтор исследования из JAMSTEC.
Исследователи отобрали керны со дна на глубине 6000 метров ниже морской поверхности, пробурив скважины до отметки около сотни метров ниже уровня дна океана. Во всех образцах было обнаружено наличие кислорода. Учитывая, что накопление органического осадка на дне океана происходит со скоростью не более одного-двух метров за миллион лет, это позволяет кислороду насыщать весь слой осадка и создавать тем самым условия для выживания аэробных микроорганизмов. Выяснилось, что в отложениях действительно присутствует микробная жизнь, однако вместо стандартных 100 тысяч клеток на кубический сантиметр, в пелагической глине возрастом около 101,5 миллиона лет находилось не больше тысячи бактерий. Результаты показали, что вместо того, чтобы окаменеть эти микробы оказались способны расти и делиться. «Сначала я был настроен скептически, но мы обнаружили, что до 99,1% микробов в отложениях, осажденных 101,5 миллиона лет назад, были еще живы и были готовы к употреблению питательных веществ», — Юки Мороно.
Ученые использовали различные питательные вещества, помеченные атомами тяжелых изотопов углерода и азота. За счет этого удалось проследить за круговоротом этих частиц с помощью масс-спектрометров. Бактерии из всех образцов пород успешно ожили и начали поглощать помеченные питательные вещества. Авторы работы указывают, что в образцах из слоя возрастом 101,5 миллиона лет количество микробов увеличилось на четыре порядка до более чем 1 миллиона клеток на кубический сантиметр через 65 дней. Генетический анализ микробов показал, что они принадлежат к восьми известным бактериальным группам: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, и Deltaproteobacteria. Также были идентифицированы отдельные клетки термофильных архей.
По словам Мороно, жизнь микробов под поверхностью морского дна очень медленная по сравнению с жизнью над ней, поэтому скорость эволюции этих бактерий ниже. «Мы хотим понять, как возникли эти древние микробы. Это исследование показывает, что подводное дно является отличным местом для изучения границ жизни на Земле», — говорит Мороно. Данное открытие демонстрирует, что, если бактерии могут в течение длительного времени переносить столь экстремальные условия на Земле, то они теоретически могут выжить и в суровых условиях на других планетах или спутниках Солнечной системы.
