Când bacteriile devorează pietre în adâncurile antarctice Telepolis
La 800 de metri sub ghețarii din vestul Antarcticii, există un lac cu un ecosistem bogat și multe tipuri de bacterii, spre deliciul astrobiologilor
Folosind cele mai noi tehnici de forare și metode de eșantionare a solului, o echipă internațională de cercetători a găsit un ecosistem care a fost neatins de cel puțin 120.000 de ani, la 800 de metri sub armura de gheață din Antarctica de Vest. Au localizat un lac glaciar în care trăiesc numeroase tipuri de bacterii. Fără lumină, se hrănesc cu roci sedimentare și obțin oxigen din apa topită.
În numărul de astăzi al Nature, echipa raportează despre descoperirea microorganismelor extremofile. Acest lucru face din continentul Antarcticii cel mai mare ecosistem neexplorat de pe uscat. Faptul că microbii prosperă în acest mediu inospitalier influențează, de asemenea, căutarea vieții în spațiu.
Masa totală a vieții microbiologice de pe planeta noastră este aproape imprevizibilă. Microbiologii estimează că Bacillus & Co. sunt de cinci până la douăzeci și cinci de ori mai mari decât întreaga faună care trăiește acum. Este de înțeles că până acum știința a cercetat cel mai bine doar zonele periferice ale microcosmosului și a înregistrat taxonomic maximum un procent din locuitorii săi.
Apărute pentru prima dată în urmă cu 3,4 miliarde de ani, microorganismele sunt, pe de o parte, unele dintre cele mai vechi ființe vii de pe pământ, pe de altă parte, sunt de departe cele mai de succes și în același timp cele mai rezistente forme de viață de pe planeta noastră.
Extremofile extreme
Sunt prezenți practic peste tot și sfidează condițiile extreme de mediu. În gheața de mare polară, în izvoarele termale, în concentrații mari de sare, în condiții bazice sau acide, la adâncimi mari (fără lumină), sub presiune ridicată, în spațiu (fără oxigen), acești supraviețuitori se înmulțesc cu ușurință.
Ele nu sunt doar printre cele mai exotice și adaptabile ființe vii din lumea noastră, ci și-ar fi putut găsi nișele pe planeta vecină Marte și unele luni ale sistemului nostru solar - sau și-au făcut casă undeva pe alte corpuri cerești extrasolare.
Există mai mult de o duzină de categorii diferite de microorganisme rezistente de această culoare, cum ar fi alga roșie Galdieria, care aparține clasei extremofile de termofili. Se distrează evident în izvoarele fierbinți din Parcul Național Yellowstone. Un alt extremofil foarte impresionant este bacteria Deinococcus radiodurans.
Acest organism unicelular, unul dintre radiofili, pe care microbiologii îl numesc în glumă „Conan, bacteria”, se caracterizează printr-o rezistență foarte pronunțată la radiații, deoarece se simte ca acasă în apa de răcire a centralelor nucleare.
Colonii microbiene în zonele subglaciare
O echipă internațională interdisciplinară de oameni de știință condusă de microbiologul Brent C. Christner de la Universitatea de Stat din Louisiana (statul SUA Louisiana) raportează acum despre descoperirea unui ecosistem microbian în Antarctica de Vest, ai cărui reprezentanți aparțin clasei extremofile a criofililor iubitori de frig și sunt separați multiplicați orice radiație solară.
Într-un articol de specialitate publicat astăzi în Nature, cercetătorii descriu comunitatea bogată și, în ceea ce privește biodiversitatea, marea comunitate de microorganisme care au găsit un biotop într-un lac glaciar la 800 de metri sub capacul de gheață din vestul Antarcticii.
Este pentru prima dată când microbiologii și geologiștii au reușit să preia probe de apă și sedimente dintr-un lac glaciar subglaciar la o adâncime de 800 de metri folosind cele mai noi tehnici de forare și metode de prelevare a probelor de sol. Întrebarea dacă viața microbiană poate supraviețui în lacurile glaciare din Antarctica a fost controversată în cercetare până în prezent.
Dar acum acest lucru este pus în perspectivă, deoarece cercetătorii din jurul Christner au găsit pentru prima dată colonii de microorganisme în astfel de zone. "Ascuns sub gheața Antarcticii, la o adâncime de o jumătate de kilometru, este o parte neexplorată a biosferei noastre. WISSARD ne-a dat o privire asupra naturii vieții microbiologice de acolo", spune Brent Christner, autorul principal al ediției actuale a Nature. -Post.
Prima analiză pe site
WISSARD reprezintă „Whillan’s Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project”, un proiect de cercetare subvenționat de US National Science Foundation (NSF) cu 20 de milioane de dolari, în care organismele unicelulare au fost extrase din adâncurile Antarcticii pentru prima dată în timpul forării in situ.
Echipa WISSARD a preluat primele mostre din lacul ghețar pe 28 ianuarie 2013. Câteva ore mai târziu, au reușit să detecteze primele celule vii din microscop în timpul primului inventar la fața locului, înainte ca cercetătorii să pregătească probele pentru transport, să le sigileze etanșe, să le împacheteze rezistente la șocuri și să le trimită la diverse laboratoare, unde le-au supus unor analize chimice și biologice intensive. erau.
Pentru a detecta activitatea microbiană, au urmat în laboratoare teste suplimentare cu microscopuri puternice. Cercetătorii au secvențiat, de asemenea, ADN-ul care plutea în apă și, de asemenea, au cultivat microbii găsiți în condiții de laborator.
Potrivit lui Martyn Tranter de la Universitatea din Bristol (Marea Britanie), rezultatul prezentat acum în Nature poate fi văzut, după cum spune glaciologul în articolul News & Views care însoțește lucrarea Nature:
Acest raport este o piatră de hotar pentru cercetarea polară, deoarece, datorită eșantionării fără contaminare, arată clar pentru prima dată că microbii sunt prezenți în apă și în roca sedimentară - la 800 de metri sub gheață, lacul glaciar al lacului Whillan la o temperatură de minus 0,17 centigrad.
130.000 de celule și 3931 de specii unicelulare
Cercetătorii au descoperit 130.000 de celule pe mililitru în lac, ceea ce corespunde aproximativ cu densitatea medie a microbilor din apele de adâncime. 130.000 de celule vii, care ar putea fi atribuite la 3.931 tipuri diferite de bacterii și grupuri de arhaea (bacterii primordiale). Acest lucru face comunitatea microbiană din lacul glaciar mult mai complexă decât ne-am putea aștepta de la o ecosferă care fusese izolată de restul lumii de câteva sute de mii de ani.
"Am fost surprins de cât de bogat este ecosistemul. Este foarte impresionant", spune microbiologul și biogeochimistul John C. Priscu de la Universitatea de Stat din Montana din Bozeman, Montana, care a fost esențial în descoperire.
Într-adevăr, mostrele vorbesc un limbaj clar. Ei spun că microorganismele din lacul Whillans au supraviețuit timp de cel puțin 120.000 de ani sau până la un milion de ani fără lumina solară care dă energie și dincolo de fotosinteză. „Avem aici un ecosistem înfloritor”, spune David Pearce, microbiolog de la Universitatea Northumbria din Anglia. "Este pentru prima dată când avem o perspectivă reală asupra organismelor care se află sub continentul antarctic."
Bine dezinfectat
Deoarece există mulți reprezentanți ai celor 3931 de specii bacteriene active și arhaea găsite, despre care se știe că își obțin energia din roci sedimentare, Christner și colegii săi presupun că majoritatea organismelor unicelulare își obțin hrana sub stratul de gheață în același mod și mai mult oxigenul necesar este extras din apa topită.
O mare selecție de preparate culinare nu este lăsată pentru bacterii, care trăiesc într-un întuneric constant și izolate, deoarece - spre deosebire de colegii lor de la adâncime - suprafața ca furnizor de nutrienți (alge moarte și diverse alte organisme) este complet eliminată.
Echipa WISSARD a trebuit să fie extrem de atentă la foraj. La urma urmei, ei au trebuit să prevină contaminarea habitatelor care fuseseră izolate mult timp de lumea exterioară în toate circumstanțele. Pentru a face acest lucru, oamenii de știință au elaborat mai întâi o metodă prin care forarea și eșantionarea ar putea fi efectuate fără a contamina proba cu organisme de pe suprafața pământului.
În acest scop, au iradiat permanent burghiul de apă caldă și instrumentele de măsurare, precum și recipientul pentru probă cu lumină UV. Se pare că au reușit să aducă apă curată și probe de rocă la lumina zilei.
400 de lacuri subglaciare în rețea
Oamenii de știință au detectat prima dată apă lichidă sub stratul gros de gheață din Antarctica acum 41 de ani. De atunci, științificii au localizat aproape 400 de lacuri subglaciare prin radar și satelit, care se află sub straturile de gheață din Antarctica, care au o grosime medie de trei kilometri.
Lacurile subglaciare din Antarctica sunt de mare interes pentru microbiologi, deoarece învelișul de gheață gros deasupra lor le-a ferit efectiv de lumea exterioară și de soare de milioane de ani, astfel încât toate organismele unicelulare care trăiesc potențial în acest mediu sunt literalmente conservate.
În timp ce cel mai mare și cel mai faimos lac glaciar din Antarctica, Lacul Vostok, are o lungime de 250 de kilometri și o lățime de 50 de kilometri și o adâncime de până la 1.200 de metri, lacul ghețar examinat de echipa WISSARD, Lacul Whillans, este doar aproximativ 60 de kilometri pătrați - și minus 0,17 grade Celsius.
Oamenii de știință suspectează că cele 400 de lacuri de sub Antarctica sunt conectate printr-o rețea de râuri subglaciare. În acest fel, are loc egalizarea presiunii - și transportul de apă între ele. Cu toate acestea, acolo unde tocmai microbii și-au găsit nișele în regiunile subglaciare rămâne complet deschis pentru moment. „Trebuie să mergem acolo și să luăm mostre din lacuri”, îndeamnă Priscu.
Luna de gheață Europa în creștere
Faptul că microorganismele se înmulțesc în întuneric total de aproape un milion de ani sub armura de gheață cu o grosime de 800 de metri, îi cheamă și pe astrobiologi. Luna Jupiter Europa revine în centrul atenției. La urma urmei, a patra cea mai mare dintre cele 67 de luni ale lui Jupiter cunoscute până în prezent este considerată de astrobiologi drept cel mai fierbinte candidat pentru viața extraterestră din sistemul nostru solar.
Probabilitatea unei vieți potențiale în Europa a crescut atunci când sonda de cercetare NASA Galileo a găsit dovezi clare în timpul zborului său peste Europa, la o distanță de doar 351 de kilometri la mijlocul anilor 1990, că nenumăratele fisuri de la suprafață nu erau altceva decât fisuri între gloanțe imense de gheață.
Plăcile de gheață care își schimbă în mod constant poziția în așa fel încât să plutească doar pe un singur lichid. Un ocean lichid de apă există la 100 de kilometri sub suprafața de gheață a Europei. Și, potrivit multor exobiologi, microorganismele sau chiar celulele multicelulare primitive ar putea prospera în ea.
Pentru liderul de proiect al studiului WISSARD, Brent Christner, descoperirea actuală a extremofililor care trăiesc sub stratul de gheață din Antarctica crește, fără îndoială, și probabilitatea de viață microbiană în Europa.
Când a fost întrebat dacă descoperirea recentă a oferit un alt argument pentru a justifica o misiune în Europa, Christner Telepolis a răspuns:
Cu siguranță se pot găsi numeroase legături între lacul subglaciar Whillans și oceanul lunii Europa a lui Jupiter. Dar, în cele din urmă, diferențele depășesc diferențele. După părerea mea, luna Europa este încă o destinație utilă. Ar trebui să îl cercetăm și să căutăm acolo organisme vii.
Glaciologul englez Martyn Tranter crede, de asemenea, că descoperirea actuală are consecințe astrobiologice:
Descoperirea autorilor ridică întrebarea dacă microbii de pe corpurile cerești extraterestre de sub gloanțele ar putea mânca și roci sedimentare, cum ar fi pe Marte. Această idee are din nou mai multă tracțiune.
Videoclip cu WISSARD și lucrarea in situ (primul videoclip).