Представьте темную, холодную тишину на дне океана. Никакой пищи, почти никакой энергии. Проходят эпохи, меняются континенты, исчезают динозавры. А потом — капля питательного раствора и глоток кислорода. И жизнь, сидевшая в засаде сотни миллионов лет, снова начинает делиться.
О чем открытие
Ученые извлекли керны осадков из «океанической пустыни» — южной части Тихого океана (South Pacific Gyre). Возраст образцов — до 101,5 млн лет.
В этих глубинных, бедных питанием слоях нашли немного микробных клеток. Их «разбудили» в лаборатории: добавили воду с питательными веществами, маркированными изотопами углерода и азота, и подали кислород.
Микробы начали усваивать питание и делиться — с периодами в месяцы. Это показали по включению изотопов в клетки и росту их числа.
Важная деталь: многие «ожившие» были не спорами, а обычными бактериями, годами поддерживавшими сверхмедленную, но непрерывную жизнь.
Как это вообще возможно?
Эконом-режим вместо гибернации. В глубоких осадках слишком мало энергии для бурного роста, но достаточно для «технического обслуживания»: починки ДНК и мембран, поддержания минимального метаболизма. Это как телефон на 1% заряда в режиме супер-энергосбережения.
Холод и стабильность. На глубине — 2–3 °C, темно, нет резких колебаний. Такие условия консервируют биомолекулы и уменьшают повреждения.
Кислород и следовые «крошки». В «океанической пустыне» кислород проникает необычайно глубоко в осадки. Это позволяет некоторым аэробным микробам жить «на сухом пайке» веками и больше.
Почему это не «оживление мертвецов»
Речь не о реанимации погибших организмов. Эти микробы были живы всё это время, просто жили не по нашим меркам, а по «геологическим»: делились крайне редко и тратили энергию почти только на ремонт.
Исследователи тщательно отсекали «современные» загрязнения: стерильное бурение, химические маркеры, изотопные метки, контрольные пробы. Активность фиксировали методами флуоресцентной гибридизации и масс-спектрометрии одиночных клеток.
Зачем нам это знать
Астробиология. Если жизнь способна тянуться на минимальном «пайке» сотни миллионов лет, то подповерхностные миры Марса, Европы или Энцелада выглядят куда перспективнее.
Границы возможного на Земле. Мы переоцениваем темпы и «аппетиты» жизни. Глубокая биосфера — это гигантский, но тихий мир, влияющий на круговороты углерода, азота и серы.
Технологии выживания. Природные стратегии «сверхэкономии» энергии и молекулярного ремонта — подсказки для консервации биоматериалов, биотехнологий и долговременного хранения клеток.
Планетарная защита. Если жизнь настолько устойчива, правила по предотвращению переноса земных микробов на другие миры (и обратно) должны быть еще строже.
Самое удивительное
В некоторых слоях «просыпалась» значительная доля обнаруженных клеток — не исключение, а норма для этого мрачного, стабильного мира.
Темпы роста — смехотворные по меркам лабораторий, но по меркам геологии — вполне бодрые: за месяцы число клеток заметно увеличивалось.
Это не единичная сенсация. Ранее показывали, что глубинные микробы тратят больше энергии на ремонт ДНК, чем на размножение: «жить — значит чиниться».
А что дальше
- Больше скважин и более древние слои: ученые хотят понять, есть ли «предел возраста», после которого даже эконом-режим не спасает.
- Поиск механизмов: какие гены и белки позволяют поддерживать жизнь почти без энергии десятки миллионов лет?
- Сравнение сред: как меняются стратегии выживания в аноксичных осадках, в горячих базальтах океанского дна или в вечной мерзлоте?
Коротко об источнике
Исследование выполнено на материалах Международной программы бурения океана; ключевая работа — Nature Communications, 2020 (Takuro Morono и коллеги, JAMSTEC и др.).