Глубоко под антарктическим льдом древнее озеро кишит формами жизни, которые питаются камнями. Образцы холодного напитка из озера Уилланс, расположенного на глубине 2600 футов под ледяным щитом Западной Антарктики, показывают, что в погребенном водоеме содержится почти 4000 видов или групп видов микробов.
Связанный контент
- Тысячи видов, найденных в озере, отрезанном от мира на миллионы лет
- Восток: в поисках жизни под антарктическим ледником
Поверхность озера, вероятно, в последний раз обнажалась в конце плейстоценовой эпохи, максимум 1 миллион лет назад. С тех пор в его водах почти не было солнечного света, а средняя температура около -63 градусов по Фаренгейту. Это открытие подтверждает более ранние намеки на то, что жизнь находит способ выжить в таких экстремальных условиях, и это повышает вероятность того, что какая-то форма жизни могла бы существовать прямо сейчас на ледяных лунах по всей солнечной системе, таких как луна Юпитера Европа.
Озеро Уилланс - одно из сотен подледниковых озер, сохранившихся под Антарктидой. Спутники впервые обнаружили эти скрытые водоемы десятилетия назад. «Остается открытым вопрос, подходит ли окружающая среда у ледникового щита для сохранения микробной жизни», - объясняет Брент Кристнер, микробиолог из Университета штата Луизиана в Батон-Руж.
Кристнер является частью группы специалистов по исследованию подледного доступа в Уиллансе (WISSARD), которая охватывает множество учреждений по всему миру и включает в себя армию ученых и студентов. С 2009 года команда WISSARD пытается выяснить, на что похожа жизнь под южным континентом. Ученые начали подозревать, что микробы могут жить на нижней части ледника еще в 1999 году. Образцы кернов из самого большого антарктического озера, озера Восток, выявили генетические следы микробов, замороженных на краю ледяного покрова. Но есть шанс, что эти твари родом из загрязненного бурового раствора, и представляют ли они часть живой, дышащей экосистемы, остается предметом дискуссий. (Не берите в голову необычные утверждения, что озеро может содержать рыбу.)
Несколько вещей сделали Лейк-Уилланс хорошим местом для поиска подледной жизни. Он находится всего лишь в полумиле от поверхности, по сравнению с глубиной озера в две мили. Озеро также впадает в море Росса, поэтому любые потенциальные загрязнители со временем будут смыты, оставляя озеро относительно нетронутым после бурения. Не говоря уже о том, что озеро находится всего в 600 милях от ближайшей исследовательской станции, а это значит, что команда могла бы доехать до места, а не лететь.
В 2013 году команда WISSARD отправилась в путешествие по Антарктике. На месте, они использовали специальную систему бурения горячей воды, чтобы вырыть в лед. По мере того, как сверло спускалось вниз, оно таяло, отфильтровывало, кипятило, пастеризовало и обрабатывало ледяной лед, обработанный УФ-излучением, а затем использовало его в качестве стерильного бурового раствора. «Это было бы похоже на воду фармацевтического качества», - говорит Кристнер.
Антарктический лагерь команды WISSARD. (Рид Шерер / Университет Северного Иллинойса) 
Скважинный прибор, используемый для отбора проб воды и отложений из подледникового озера Уилланс. (Брент Кристнер) 
Член команды WISSARD смотрит на скважину на озерной буровой площадке. (Рид Шерер) 
Образец осадка со дна озера Уилланс. (Рид Шерер / Университет Северного Иллинойса) 
Колонии бактерий культивируются из проб воды из озера Уилланс. (Брент Кристнер) 
На электронно-микроскопическом изображении показана микробная клетка с прикрепленной частицей осадка из озера Уилланс. (Триста Вик-Мейджорс) 
Буровая площадка группы WISSARD над подледниковым озером Уилланс в Антарктиде. (Брент Кристнер) 
С разрешения космического корабля НАСА "Галилео", вид ледяной поверхности луны Юпитера, Европа, которая может скрывать темный, холодный океан под ним. Какая бы экосистема ни обитала в морях Европы, она может напоминать ту, которая встречается в экстремальных условиях озера Уилланс. (NASA / JPL-Caltech / SETI Institute) Достигнув озера, они взяли пробы воды и осадков со дна озера. В полевой лаборатории им удалось составить генетический и химический профиль окружающей среды озера и его обитателей. Чтобы выяснить, сколько видов может обитать в озере Уилланс, исследователи обратили внимание на ген, который кодирует белок рибосомы, одну из старейших и наиболее консервативных биологических структур на Земле. Основываясь на степени вариации в этой последовательности гена рибосомы, они подсчитали, что вода содержит 3931 вид или группу видов, сообщает сегодня команда в журнале Nature . Некоторые из них, вероятно, новы для науки, но только дальнейший генетический анализ покажет наверняка.
Затем команда кормила организмы, выделенные из лакуватера, различными питательными веществами в лаборатории, чтобы увидеть, какие виды жуков были активны в этой экосистеме. В озере на поверхности вы найдете много микробов, которые используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа в более сложные органические соединения, такие как сахара, и используют их для производства энергии. Это основной фотосинтез. В темных глубинах озера Уилланс команда нашла микробов, которые вместо этого используют химические питательные вещества в воде, чтобы исправить свой углерод. Большинство антарктических микробов получают энергию от превращения аммония в другие формы азота, в то время как другие получают энергию от соединений железа и сульфидов. Все эти питательные вещества были найдены в образцах озера.
Вот тут и начинается поедание камней. Железо и сульфиды могут попасть в воду из скал, растущих насквозь, когда ледяной лед протирает о скалу континента. «В некотором смысле микробы« едят камень »- хотя на практике они прикрепляются к частицам минерала и помогают им растворяться», - пишет Мартин Трантер, гляциолог из Бристольского университета, в сопутствующей редакционной статье « Природа» . Аммоний, вероятно, производится бактериями, которые питаются мертвыми микробами в озере.
До сих пор остается множество вопросов без ответов о жителях озера Уилланс и о том, как они вносят вклад в экосистему Южного океана. Дальнейшие исследования могут выявить роль, которую эти подледниковые существа играют в более крупных химических и биологических циклах на Земле. Между тем, другие исследователи воодушевлены последствиями для внеземных океанов.
«Тот факт, что концентрация и разнообразие жизни, обнаруженные в этом подледниковом озере, существуют, означает, что есть очень хороший признак существования жизни на Европе, даже если детали различаются», - говорит Синтия Филлипс, планетарный геолог из Института SETI. В Калифорнии. Озеро Уилланс не является идентичным близнецом ледяных океанов, которые, как считается, существуют под ледяной корой луны Юпитера. Поверхность Европы, вероятно, имеет толщину более шести миль, а океаны простираются на 31 милю от этого. Мы также еще не знаем, имеют ли океаны Европы удобный, богатый питательными веществами слой морских отложений. Но экосистема озера Уилланс по-прежнему является наиболее близкой к инопланетным микробам, которые могут плавать в океанах далеко-далеко.
