Магнитные бактерии дают ключи к раннему разнообразию бактерий
Магнитотактические бактерии, способные ориентироваться по магнитному полю Земли, обнаружены в новой среде. Ранее их наблюдали на суше и на мелководье, а анализ гидротермального источника доказал, что они могут выживать и глубоко под океаном. Бактерии существовали в среде, не идеальной для их типичных потребностей. Исследование опубликовано в Frontiers in Microbiology.
Эти бактерии интересны не только своей ролью в экосистеме Земли, но и в поиске внеземной жизни. Свидетельства их существования могут сохраняться в породах миллиарды лет. Их магнитная ориентация также может служить записью о смещении магнитных полюсов. Новое открытие вселяет надежду, что магнитные бактерии могут быть найдены в ещё более неожиданных местах на Земле, а возможно, и на Марсе.
Магнитотактические бактерии обладают «сверхспособностью» — они «чувствуют» магнитное поле Земли. Эти микроорганизмы содержат магнитосомы — кристаллы железа в мембране, которые выстраиваются вдоль силовых линий поля, действуя как компас. Это заставляет бактерии двигаться вдоль этих линий, подобно поездам на магнитном пути.
Они играют важную роль в биогеохимических циклах углерода, азота, фосфора и других ключевых элементов. Их хорошо изучали на суше и мелководье, но редко на глубине, где сбор образцов сложен.
В сентябре 2012 года команда исследователей из Университета Токио отправилась в научный рейс к южной части Марианской впадины. С помощью дистанционно управляемого подводного аппарата HYPER-DOLPHIN они собрали образец «трубы» гидротермального источника с глубины 2787 метров.
Гидротермальные источники образуются, когда морская вода, нагретая магмой до 400°C, вырывается обратно, откладывая минералы и формируя «трубы». Эти структуры создают тёплую, богатую среду для уникальных форм жизни.
«Мы неожиданно обнаружили магнитотактические бактерии на этой трубе. Из-за её формы там нет чёткого вертикального химического градиента, который эти бактерии обычно предпочитают», — пояснил доцент Ёхэй Судзуки. — «Собранные бактерии содержали в основном «пулевидные» магнитосомы, которые мы считаем «примитивной» формой. Это указывает, что они мало изменились за тысячелетия. Среда, где мы их нашли, похожа на условия ранней Земли около 3,5 млрд лет назад, когда, как предполагается, появился предок этих бактерий».
Бактерии собрали с края «трубы» с помощью магнита. Генетический анализ показал, что они родственны бактериям Nitrospinae, играющим важную роль в фиксации углерода на глубине, но ранее не известным как магнитотактические.
«Глубоководные гидротермальные источники привлекают внимание не только как место рождения уникальной подводной жизни, но и как потенциальный аналог сред для внеземной жизни», — сказал Судзуки. — «Среда, где мы взяли образцы, похожа на то, каким, как мы думаем, был Марс около 3 млрд лет назад, когда на его поверхности ещё была вода».
Окаменелые остатки магнитных частиц (магнитофоссилии) могут сохраняться в породе миллиарды лет. Они помогают воссоздавать древнюю геомагнитную историю и являются хорошими кандидатами для поиска внеземной жизни.
В 1996 году марсианский метеорит Allan Hills 84001 (возраст ~3,6 млрд лет) вызвал сенсацию, так как, казалось, содержал окаменелости железных кристаллов, похожих на бактериальные. Это утверждение позже было оспорено, но Судзуки сохраняет надежду на будущие открытия.
«Магнитотактические бактерии дают ключи к раннему разнообразию бактерий. Мы надеемся, что их найдут и за пределами Земли — возможно, на Марсе или ледяных лунах. А сейчас мы продолжим искать их следы в различных типах и возрастах земных пород, где их ранее не ожидали обнаружить».