Дослідники Прінстона виявили колонію бактерій, яка живе понад 3 км (2 милі) під землею. Знаходячи життя в цих екстремальних умовах, вчені розширюють розуміння того, які види звичок можуть підтримувати життя.
Дослідницька група під керівництвом Прінстона виявила відокремлене співтовариство бактерій майже в двох милях під землею, яке отримує всю свою енергію від розпаду радіоактивних порід, а не від сонячного світла. Як стверджують члени команди, ця знахідка дозволяє припустити, що життя може існувати в подібних екстремальних умовах навіть в інших світах.
Самостійне бактеріальне співтовариство, яке процвітає в багатих поживними речовинами ґрунтових водах, знайдених поблизу південноафриканської золотої шахти, було виділене від поверхні Землі протягом кількох мільйонів років. Він являє собою першу групу мікробів, які, як відомо, залежать виключно від геологічно вироблених сполук водню та сірки для живлення. Екстремальні умови, в яких живуть бактерії, схожі на умови ранньої Землі, потенційно пропонуючи уявлення про природу організмів, що жили задовго до того, як наша планета мала атмосферу кисню.
Вченим, які приїхали з дев'яти співпрацюючих установ, довелося поринути 2,8 кілометри під поверхнею нашого світу, щоб знайти цих незвичайних мікробів, що спонукало науковців до того, що життя може існувати в подібних обставинах в інших місцях Сонячної системи.
"Те, що мої соки дійсно течуть, - це можливість життя під поверхнею Марса", - сказав Туліс Онстотт, професор геологічних наук з університету Принстона та керівник дослідницької групи. «Ці бактерії були відрізані від поверхні Землі протягом багатьох мільйонів років, але процвітали в умовах, які більшість організмів вважають непридатними для життя. Чи могли ці бактеріальні спільноти підтримувати себе незалежно від того, що сталося на поверхні? Якщо це так, це створює можливість того, що організми могли б вижити навіть на планетах, поверхня яких давно стала безжитною. "
Команда Онстотта опублікувала свої результати у випуску журналу Science за 20 жовтня. До дослідницької групи входить перший автор Лі-Хун Лін, який зробив багато аналізів як докторант у Прінстоні, а потім як докторантура в інституті Карнегі.
"Ці бактерії справді унікальні, в чистому сенсі цього слова", - сказав Лін, зараз в Національному університеті Тайваню. "Ми знаємо, наскільки бактерії були окремими, тому що аналізи води, в якій вони живуть, показали, що вона дуже стара і не була розведена поверхневими водами. Крім того, ми виявили, що вуглеводні в навколишньому середовищі не надходять від живих організмів, як це зазвичай, і що джерело водню, необхідне для їх дихання, відбувається від розкладання води шляхом радіоактивного розпаду урану, торію та калію. "
Оскільки грунтова вода, яку взяла проба для пошуку бактерій, походить з кількох різних джерел, то важко визначити, наскільки довго бактерії були виділені. Команда оцінює часовий проміжок часу між трьома і 25 мільйонами років, маючи на увазі, що живі істоти навіть більш пристосовані, ніж колись думали.
"Ми дивно знаємо про походження, еволюцію та межі життя на Землі", - сказала біогеохімік Ліза Пратт, яка керувала внеском університету Індіана Блумінгтон у проект. «Вчені тільки починають вивчати різноманітні організми, що мешкають у найглибших частинах океану, а скельна земна кора на Землі практично не досліджена на глибинах більше півкілометра нижче поверхні. Організми, які ми описуємо в цій статті, живуть у зовсім іншому світі, ніж той, кого ми знаємо на поверхні ".
Цей підземний світ, за словами Онстотта, - це безлегкий басейн гарячої солоної води під тиском, що смердить сіркою та шкідливими газами, які люди вважають бдихаючими. Але нововиявлені бактерії, віддалено пов’язані з поділом Фірмікутів мікробів, які існують поблизу підводних гідротермальних отворів, процвітають там.
"Випромінювання дозволяє виробляти багато сірчистих сполук, які ці бактерії можуть використовувати як джерело високоенергетичної їжі", - сказав Онстотт. "Для них це як їсти картопляні чіпси".
Але прибуття дослідницької групи принесло в підземний світ одну речовину, яка хоч і життєво важлива для виживання людини, але виявилася фатальною для мікробів - повітря з поверхні.
"Здається, що ці фактори мають справжню проблему із впливом кисню", - сказав Онстотт. "Ми не можемо зберегти їх живими після того, як ми їх відіб'ємо. Але оскільки це середовище настільки схоже на ранню Землю, воно дає нам зрозуміти, які існування могли існувати до того, як у нас була атмосфера кисню. "
Онстотт сказав, що багато сотень мільйонів років тому деякі перші бактерії на планеті могли процвітати в подібних умовах, і що нещодавно виявлені мікроби могли пролити світло на дослідження джерел життя на Землі.
"Ці бактерії, ймовірно, близькі до основи дерева за бактеріальною сферою життя", - сказав він. «Вони можуть бути генеалогічно досить стародавніми. Щоб дізнатися це, нам потрібно буде порівняти їх з іншими організмами, такими як Фірмікути та іншими такими теплолюбивими істотами з глибоких морських отворів або гарячих джерел. "
Дослідницька група будує невелику лабораторію в 3,8 кілометрах під поверхнею в регіоні Віттертерсранд, Південно-Африканська Республіка, щоб провести подальше вивчення нововиявленої екосистеми, сказав Онстотт, який сподівається, що результати будуть корисні, коли майбутні космічні зонди будуть спрямовані шукати життя на інших планетах.
"Для мене велике питання, як ці тварини підтримують себе?" - сказав Онстотт. "Чи розвинувся цей штам бактерій, щоб він мав усі характеристики, необхідні для виживання самостійно, чи вони працюють з іншими видами бактерій? Я впевнений, що у них буде більше сюрпризів для нас, і вони можуть одного дня нам показати, як і де шукати мікроби в інших місцях ».
Інші автори даної роботи включають Йогану Ліпман-Піпке з GeoForschungsZentrum, Потсдам, Німеччина; Ерік Бойс з університету Індіани; Барбара Шервуд Лоллар з Університету Торонто; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen та Tdd Z. DeSantis з Національної лабораторії Лоуренса Берклі, Берклі, Каліфорнія; Дуейн П. Мозер з Інституту досліджень пустелі, Лас-Вегас; та Дейв Кершо з шахти Mponeng, Anglo Gold, Йоганнесбург, Південна Африка.
Пратт та Онстотт протягом багатьох років співпрацюють у складі Інституту астробіології Індіани-Принстон-Теннессі (IPTAI), що фінансується НАСА, орієнтованого на розробку приладів та зондів для виявлення життя в гірських породах та глибоких підземних водах на Землі під час планування підземних досліджень Марс. Рекомендації IPTAI для NASA будуть ґрунтуватися на результатах, обговорених у звіті Science.
Цю роботу також підтримали гранти Національного наукового фонду, Міністерства енергетики США, Національної наукової ради Тайваню, Ради природничих та інженерних досліджень Канади, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Німецький дослідницький фонд) та Програми стипендій Кіллама .
Оригінальне джерело: Новини університету Прінстона
