Лагуна Кальенте: как микроорганизмы выживают в ядовитом вулканическом озере и при чем тут Марс
На Земле есть места, которые могут показать нам, как жизнь могла развиваться на Марсе — если не сейчас, то в какой-то другой момент в течение 4,5 миллиардов лет истории планеты. Эти места, наверняка, выглядят как пустыни, подумали вы? Именно, вы абсолютно правы — но на Марсе есть нечто большее, чем пустыни.
Учёные исследовали микробы, которые каким-то образом выживают в одном из самых негостеприимных мест на Земле: горячем, ядовитом, кислотном озере в вулканическом кратере в Коста-Рике. То, как эти микробы-экстремофилы приспосабливаются к своей адской среде, может показать нам, как микробы вполне вероятно могли когда-то жить на более молодом, более влажном и более вулканически активном Марсе.
«Один из наших ключевых выводов заключается в том, что в этом экстремальном вулканическом озере мы обнаружили лишь несколько типов микроорганизмов и потенциальное множество способов их выживания, — сказал астробиолог Джастин Ван из Университета Колорадо в Боулдере. — Мы считаем, что они выживают на окраинах озера, когда происходят извержения. И для этого им было бы полезно иметь относительно широкий набор генов».
Озеро известно как Лагуна Кальенте (буквально «горячее озеро»), оно находится в кратере действующего вулкана Поас в Коста-Рике. Это одно из самых кислотных озёр в мире — там есть слой жидкой серы на дне, который часто вызывает небольшие кислотные дожди и туманы. Кроме того, вода в озере насыщена токсичными металлами. Этот кратер не то, чтобы кишит жизнью.
Тем не менее, он не совсем необитаем. В 2013 году исследовательская группа под руководством Университета Колорадо в Боулдере обнаружила в озере единственный вид микробов из рода Acidiphilium, или «любителей кислоты», которые обитают в кислой среде и имеют ряд генов, которые позволяют им это делать.
В новом исследовании ученые взяли из озера образцы серы и отложений на дне и сделали тесты, чтобы идентифицировать ДНК любых организмов, которые могут найтись в этой взвеси. Удивительно, но в ней присутствовали не только Acidiphilium, но и небольшое количество других микробных видов.
Микроб Acidiphilium является доминирующим видом. Команда обнаружила, что у бактерий, обитающих в озере, есть гены, которые могут придавать им устойчивость к кислоте, а также гены термостойкости, что жизненно важно в среде, температура которой может достигать точки кипения.
Кроме того, организмы, как выяснилось, имеют большое количество генов, которые позволяют им метаболизировать различные вещества, которые могут быть токсичными для других. К таким веществам относятся сера, железо и мышьяк.
«Мы планировали увидеть многие из тех генов, которые мы нашли, но мы не ожидали, что их будет так много, учитывая низкое биоразнообразие озера, — сказал Ван. — Это было довольно неожиданно, но... Вполне логично, что именно так жизнь адаптировалась к существованью в активном вулканическом кратерном озере».
Гидротермальные среды вызывают всё больший интерес у астробиологов. Организмы, которым удается процветать в этих экстремальных местах, часто не полагаются на солнечный свет, чтобы выжить — они используют химические реакции для производства энергии. Это означает, что они могут предложить аналог для экосистем, которые можно найти на далёко от Солнца, таких как скрытые океаны на ледяных лунах Сатурна и Юпитера.
«Наше исследование даёт представление о том, как "земная жизнь" могла существовать в гидротермальной среде на Марсе, — сказал Ван. — Но существовала ли когда-либо жизнь на Марсе и похожа ли она на микроорганизмы, которые есть у нас здесь, — это всё ещё большой вопрос. Мы надеемся, что наше исследование направит нас на поиск признаков жизни в далеких от Земли средах».