Впервые учёные напрямую наблюдали живые бактерии в полярном льду и снегу

Впервые учёные напрямую наблюдали живые бактерии в полярном льду и снегу — среде, ранее считавшейся стерильной. Новые данные могут изменить представления о том, какие планеты во Вселенной способны поддерживать жизнь, и означают, что влияние человека на уровень CO₂ в атмосфере Земли может быть ещё сильнее, чем предполагают данные из климатической истории, полученные при изучении ледяных кернов.

Газы, захваченные и запечатанные в снегу при его сжатии в лёд, дают исследователям «снимки» атмосферы Земли за сотни тысяч лет. Климатологи используют образцы ледяных кернов для изучения доисторического уровня CO₂ в атмосфере и сравнения его с текущими уровнями в индустриальную эпоху.

Этот анализ основан на предположении, что биологическая активность, изменяющая среду в снегу при его переходе в лёд, ограничена. Исследование, опубликованное в Journal of the Royal Society Interface, в котором напрямую наблюдалась микробная активность в антарктическом и арктическом снегу, показало, что состав небольших образцов газа, захваченного во льду, мог быть изменён бактериями, остающимися активными в снегу во время его сжатия в лёд — процесс, который может длиться десятилетиями.

Ведущий автор исследования доктор Келли Редекер заявила: «Поскольку микробная активность и её влияние на локальную среду никогда не учитывались при анализе газовых проб из ледяных кернов, это может быть источником умеренной погрешности в интерпретациях климатической истории. Дыхание бактерий могло слегка повысить уровень CO₂ в пузырьках воздуха, захваченных в полярных ледяных шапках. Это означает, что до человеческой деятельности уровень CO₂ мог быть ещё ниже, чем считалось ранее».

«Кроме того, тот факт, что мы наблюдали метаболически активные бактерии в самом нетронутом льду и снегу, — это признак жизни, процветающей в средах, где вы не ожидали бы её существования. Это говорит о том, что мы можем расширить горизонты, думая о том, какие планеты способны поддерживать жизнь», — добавила Редекер.

Лабораторные исследования ранее показывали, что бактерии могут выживать при экстремально низких температурах, но данное исследование впервые наблюдало, как бактерии изменяют полярную снежную среду in situ.

Исследователи изучали снег в его естественном состоянии, а на других участках стерилизовали его с помощью УФ-ламп. Сравнив результаты, команда обнаружила неожиданные уровни метилиодида — газа, известного как продукт жизнедеятельности морских бактерий — в нетронутом снегу.

Передовые методы позволили исследователям обнаружить присутствие газов даже на уровне частей на триллион, что в миллион раз менее концентрировано, чем атмосферная концентрация CO₂.

Работа велась на участках в Арктике и Антарктике с принятием мер предосторожности для ограничения воздействия солнечного света и ветра: использовались брезенты для защиты мест отбора проб, а сами учёные располагались в середине ледника вдали от почвы и других форм полярной жизни, которые могли бы загрязнить снег.

Результаты исследования также предполагают, что жизнь может поддерживаться даже в удалённых, холодных, бедных питательными веществами средах, открывая новую перспективу на возможность поддержания микроорганизмов на замёрзших планетах Вселенной.

При дальнейших исследованиях астробиологи, ищущие планеты с температурами, допускающими наличие жидкой воды, смогут расширить зоны, которые они считают потенциально обитаемыми, включив в них планеты, где вода находится в виде льда.

«Мы знаем, что бактерии потенциально могут оставаться жизнеспособными и метаболически активными при низких температурах в течение сотен и тысяч лет, — сказала Редекер. — Следующий шаг — заглянуть глубже, чтобы увидеть, можем ли мы наблюдать активные бактерии глубоко в ледяных шапках».

Статья «Microbial metabolism directly affects trace gases in (sub) polar snowpacks» опубликована в Journal of the Royal Society Interface.