Неожиданная активность организмов в экстремально глубоком и горячем поддонном слое

Новое исследование обнаружило высокую метаболическую активность у микробных сообществ, существующих в осадочных породах на глубине до 1200 метров под морским дном, где температура достигает 120 °C.

Ключевые открытия

• В 2016 году международная экспедиция на судне Chikyu отобрала образцы осадков в зоне субдукции Нанкайского желоба у берегов Японии.
• Несмотря на экстремальные условия (120 °C) и низкую плотность клеток (<500 клеток на см³), учёные обнаружили небольшую, но очень активную микробную экосистему.
• Измерения с помощью высокочувствительных радиотрейсеров показали, что скорость метаболизма (метаногенез и сульфатредукция) на одну клетку необычайно высока для глубокой биосферы и приближается к активности микробов в поверхностных осадках и лабораторных культурах.

Механизм выживания

Учёные предполагают, что высокая метаболическая активность необходима для выживания в таких условиях.

• Феликс Бойлиг (Университет Байройта): Организмы поддерживают высокий метаболический оборот, чтобы обеспечить энергией репарацию термических повреждений клеток.
• Тина Тройде (UCLA): Энергия, требуемая для восстановления повреждений клеточных компонентов (например, потери функции белков), резко возрастает с температурой.

Методология и подтверждение

Обнаружение активности в среде с крайне низкой плотностью клеток — сложная задача.

• Анализы проводились в стерильных условиях с многочисленными контрольными экспериментами, включая инкубацию стерилизованных осадков и бурового раствора.
• Артур Спивак (Университет Род-Айленда): Сравнение экспериментально определённых скоростей сульфатредукции с расчётным временем истощения сульфата в глубоких осадках дало "обнадёживающе хорошее" совпадение, подтверждая достоверность измерений.

Источники энергии

Высокая активность сульфатредукторов и метаногенов, по-видимому, поддерживается водородом и ацетатом из поровой воды.

• Верена Хойер (MARUM): Концентрация ацетата в поровой воде превышает 10 ммоль/л, что исключительно много для морских осадков.

Значение открытия

• Бо Баркер Йоргенсен (Орхусский университет): Это открытие меняет представление о глубокой биосфере как о "вялом сообществе". Обнаружение жизни с высокими метаболическими темпами в таких условиях питает наше воображение о возможности жизни в аналогичных средах на других планетах.
• Фумио Инагаки и Юки Мороно (JAMSTEC): Экспедиция не обнаружила верхний температурный предел глубокой биосферы. Чтобы найти его, "нужно вернуться и бурить глубже" в океаническую кору под осадками.