При изучении гавайских пещер ученые обнаружили неожиданно много ранее неизвестных бактерий и их сложные сообщества. Такие экосистемы помогают понять, какой была жизнь на нашей планете в прошлом — и какой могла быть на Марсе.
Американские биологи обратили внимание на вулканические пещеры Гавайев, поскольку ожидали встретить там большое разнообразие микробов. Однако результаты превзошли ожидания — настолько, что зашла речь о «темной бактериальной материи», которую ученые раньше не замечали.
В общей сложности изучены 70 образцов, собранных в различных лавовых пещерах — это микробы, обитающие в лавовых трубках, гидротермах и других местообитаниях, которые образовались от 400 до 800 лет назад.
Ничто не говорит о бактерии столь красноречиво, как ее геном, поэтому ученые получили последовательность ДНК, кодирующей их рибосомную РНК. Это очень консервативная, то есть медленно изменяющаяся в процессе эволюции последовательность, по которой легко понять систематическую принадлежность.
К своему удивлению, в этих экстремальных условиях исследователи обнаружили много разнообразных и ранее неизвестных бактерий. Более того, они образуют сложные и уникальные экосистемы, поскольку активно взаимодействуют друг с другом. При этом некоторые сообщества содержали меньше систематических групп, но были переплетены более сложными экологическими связями.
Между тем соседние пещеры, трубки и протоки могут сильно различаться по своему микробному населению — несмотря на сходные условия. Ученые предполагают, что богатство живого в пещерах возникло именно из-за сложных для выживания условий.
«Связующим звеном» многих экосистем, активно взаимодействующим с прочим населением пещер, оказались конкретные бактерии. «Эта работа показывает, что более древние группы бактерий вроде филума Chloroflexi могли брать на себя важные экологические функции или роли, — рассказывает Ребекка Прескотт (Rebecca D. Prescott), которая работает в NASA и Университете Гавайев (США). — Chloroflexi представляют собой чрезвычайно разнообразную группу бактерий: известно, что они могут играть самые различные роли в разных местообитаниях, но пока недостаточно изучены и их значение для сообществ неизвестно. Некоторые ученые называют подобных бактерий «темной материей» — они незаметны в природе и малопонятны для нас».
Интересные сами по себе экосистемы гавайских пещер также привлекли внимание астробиологов. Дело в том, что с точки зрения геологии они сильно напоминают пещеры на древнем Марсе, где тоже могли быть активные вулканы и фумаролы — трещины, из которых вырывается горячий газ. Не исключено, что на Красной планете (как и на древней Земле) некогда существовали подобные микробные сообщества.
Результаты исследования опубликованы в Frontiers in Microbiology.