Бактерии на озере восток

Подледная жизнь в антарктическом озере Восток: экстремальные условия

«Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он. Нас бы спросили, с этой ли он планеты», – говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна – Европы и Энцелада.

Координаты: 78°28’ ю.ш., 106°48’в.д.

Тип: подледное рифтовое озеро

Расстояние до побережья: 1260 км

Толщина ледового покрова: 3750–4200 м

Площадь: 15 800 км 2

Максимальная глубина: 1220 м

Связь с другими водоемами: отсутствует

Время изоляции: 14 млн лет

Температура воды: –2,65 °C

Открытие: 1996 г.

Первое проникновение: 2012 г.

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км 2 – это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов – микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они – из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Источник

Морозко В недрах Антарктиды обнаружили внеземную жизнь

Изображение: кадр из фильма «Нечто» режиссера Джона Карпентера

В начале октября российские ученые сообщили об обнаружении уникального, по их словам, организма в подледном озере Восток в Антарктиде. Найденная бактерия имеет генетическое сходство с известными современной науке живыми существами всего на 86 процентов.

Станция «Восток» находится в районе южного геомагнитного полюса Земли на высоте 3488 метров над уровнем моря, в 1260 километрах от ближайшего моря. Она расположена в районе южного полюса холода планеты: 21 июля 1983 года на ней была зарегистрирована температура минус 89,2 градуса Цельсия. В периоды полярного дня — с 21 октября по 21 февраля — на «Востоке» в районе станции наиболее тепло, средняя температура в самые теплые месяцы (январь и февраль) немного выше — 40 градусов. Затем она понижается: самым холодным месяцем считается август, когда температура может быть ниже минус 70 градусов. Среднегодовая температура не превышает минус 57 градусов.

Озеро Восток, при бурении которого была обнаружена бактерия, — самый крупный подледный водоем на материке. Толщина льда, под которым находится жидкая вода, составляет примерно четыре километра. Длина озера — более 175 километров, ширина — около 65 километров, глубина — до 1,2 километра. Общий объем воды в нем превышает 6,1 тысячи кубических километров, что всего в 3,5 раза меньше, чем в Байкале — крупнейшем пресноводном озере планеты. Станция «Восток», в честь которой озеро получило свое название, находится над северным краем подледного водоема.

Читайте также:  Как очистить берег озера от травы

Возраст льда над озером оценивается в 20 тысяч лет, а само оно изолировано от окружающего мира в течение 15 миллионов лет. Температура воды в верхней части озера составляет минус два-три градуса Цельсия при давлении в 400 раз выше атмосферного. В глубине озера, вероятнее всего, присутствуют геотермальные источники, которые подогревают воду и создают комфортные для микроорганизмов условия жизни. Между тем в воде озера примерно в сто раз больше кислорода, чем в обычной. Температура приповерхностного слоя озерного льда не превышает минус семь градусов Цельсия — нижний предел для метаболической активности известных науке бактерий.

Скважину 5Г-1 начали разрабатывать на станции Восток еще в 1989-м совместными усилиями советских, французских и американских ученых. Поверхности озера ученые достигли в 2015 году, подняв с глубины 3767,57 метра на поверхность земли два ледовых керна.

«В намерзшей на буровой коронке воде была найдена абсолютно не известная нам бактерия, она называется w123-10», — рассказал заведующий лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики имени Бориса Константинова генетик Сергей Булат.

Возглавляемый Булатом коллектив официально занимается поиском неизвестной, то есть «внеземной» жизни в подледном озере Восток, а также идентификацией азотистых оснований и аминокислот в метеоритах (углистых хондритах) и кометном веществе космической пыли микронного размера, найденной в Антарктиде. Необычные микроорганизмы в группе Булата пробуют обнаружить методами молекулярной филогенетики, в частности — секвенированием генов малой субъединицы рибосомной РНК бактерий и архебактерий с соблюдением критериев изучения и установления подлинности древней ДНК. Оценка количества клеток осуществляется проточной цитофлуорометрией.

После бурения 5 февраля 2012 года

Фото: Arctic and Antarctic Research Institute Press Service / Reuters

Существо w123-10 стало, возможно, второй бактерией, найденной при бурении озера Восток. Первая была открыта в 2004 году российскими и французскими учеными, которые на глубинах 3607 и 3561 метров обнаружили сигналы термофильной бета-протеобактерии Hydrogenophilaceae thermoluteolus. Эти глубины разделены слоем льда, возраст которых отличается примерно на пять тысяч лет. Существо Hydrogenophilaceae thermoluteolus, как показали исследования, комфортно живет при температуре около минус 50 градусов Цельсия. Эти организмы обнаружены во льду первого типа — так называется верхний лед, в отличие от нижнего льда второго типа, не располагающийся непосредственно у поверхности озера.

Скорее всего, Hydrogenophilaceae thermoluteolus обитают, как полагает команда Булата, не в самом озере, а на его дне или в разломах, в теплых и богатых диоксидом углерода и водородом осадочных породах. Ближе к поверхности они могут выноситься в результате сейсмотектонической активности. Обнаружение Hydrogenophilaceae thermoluteolus привело к пересмотру имеющихся тектонических моделей Антарктиды и послужило свидетельством наличия в ее подледных озерах геотермальных источников.

Ранее ученые уже сообщали о находках во льдах южного материка неизвестных науке организмов. В 2013 году специалисты сообщали об обнаружении в образцах из озера Восток неизвестной науке ДНК, но потом эти данные опровергли. Стоит отметить, что большинство сведений о следах микроорганизмов получены на основе статистических данных, по которым сложно отличить присутствие действительно уникальных организмов от привнесенных извне. Ученые из США, например, заявляли о весьма спорном обнаружении в извлеченных на поверхность образцах надозерного льда фрагментов ДНК и РНК, свидетельствующих о возможности обитания в озере многоклеточных существ.

Под ледяной коркой Европы может скрываться соленый океан жидкой воды

Изображение: NASA / JPL-Caltech

Имеющиеся данные указывают, что наиболее вероятными кандидатами на жизнь в подледном озере являются хемоавтотрофные бактерии — в частности, метаногенные архебактерии и сульфат-редуцирующие бактерии. Именно такие существа смогли бы выжить в полной темноте и избытке кислорода. К сожалению, во льду первого типа над озером Восток пока не обнаружено достаточно следов метана и сульфида водорода, которые бы указывали на активную деятельность таких организмов. Однако ученые до сих пор исследовали лишь лед первого типа, тогда как активная жизнь в озере Восток, если она существует, скорее всего протекает ближе к его дну, которого ученые еще не достигли.

Читайте также:  Где находятся никольские озера

Если жизнь действительно есть в подледном озере Восток, она, скорее всего, устроена крайне своеобразно. Похожие условия для потенциальных организмов, полагают ученые, существуют в подледных океанах спутников Юпитера (Ганимед, Каллисто и Европа) и Сатурна (Диона и Энцелад), а также на полюсах Марса. Исследование Востока позволяет астробиологам уже на Земле многое узнать о потенциальной жизни в холодных мирах Солнечной системы.

Например, как полагают ученые, на Энцеладе под слоем льда на глубине 30-40 километров располагается океан, в недрах которого имеются термальные источники, нагревающие воду до температуры 90 градусов Цельсия. Вероятно, спутник Сатурна сформировался на ранних этапах развития Солнечной системы, а его каменное ядро по своим свойствам похоже на примитивные метеориты (углеродистые хондриты), достигающие поверхности Земли. Последние содержат, в частности, минералы серпентин и сапонит, которые обеспечивают Энцелад водородом и теплом, необходимыми для существования хемоавтотрофных форм жизни. На Земле такие организмы представлены бактериями, которые получают энергию и органику из химических реакций окисления неорганических соединений.

Источник

В озере Восток в Антарктиде найдена «инопланетная» бактерия

Ученые поделились уникальным открытием на конференции по астробиологии в Пущино

Четвертый вид древней бактерии обнаружили во льду антарктического озера Восток российские биологи. О своих результатах сотрудники лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики сообщили на 3-й Всероссийской конференции по астробиологии, которая проходила в первых числах октября в Пущино.

Напомним, что члены Российской антарктической экспедиции впервые проникли под лед Востока в 2012 году. Толща льда составляла 4 километра. К 2016 году микробиологи подтвердили обнаружение первого, совершенно неизвестного ученым организма, существовавшего в озерной воде миллионы лет. Его генетическая последовательность не совпадала полностью ни с одной известной ДНК на Земле. За это завлабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики (относится к Курчатовскому институту) Сергей Булат назвал потенциальной «инопланетянкой», в том смысле, что если бы подобную нашли на другой планете, то ученые уверенно признали бы ее обитательницей иного мира, не имеющей родственных бактерий на Земле.

Вторая бактерия из Востока оказалась известна ученым только на уровне семейства – Herminiimonas glaciei. Этот вид ультрамикробактерий, представителя которого в 2009 году нашли только в леднике Гренландии. Его размеры составляют 0,5-0,9 на 0,3-0,4 микрометра (мкм), что примерно в 10-50 раз меньше кишечной палочки. Однако ни род, ни вид микробиологам, изучавшим антарктический аналог, установить пока не удалось.

В 2018 году, исследуя прежде добытый материал, специалисты нашли третью бактерию подледного древнего озера — Marini Lactobacillus. Такую находили японцы на территории своей страны во впадине на глубине 4 километра и под 4 метрами грунта. Однако установить вид новой представительницы, по словам Булата, исследователи тоже пока не смогли.

Четвертый организм, обозначенный пока лишь номером — 3721v34-24 — группа Сергея Булата открыла в мае 2020-го года. Она, как и самая первая бактерия, оказалась абсолютной незнакомкой. «Она ни на что не похожа, — сообщил Сергей Булат на конференции. — По ней мы не нашли сходных данных в мировой базе генетических данных. Если бы такая сейчас была найдена, к примеру, на Энцеладе (спутнике Сатурна), где мы с большей вероятностью ожидаем встретить жизнь, то мы признали бы ее жительницей Энцелада».

Источник

Ученые обнаружили в озере Восток неизвестный класс организмов

МОСКВА, 7 мар — РИА Новости. Исследование образцов воды, полученных в мае 2012 года из антарктического озера Восток, показало, что в нем обитают бактерии, которые нельзя отнести ни к одному из известных подцарств бактерий, сообщил РИА Новости сотрудник лаборатории генетики эукариот Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ) Сергей Булат.

Читайте также:  Где ловится язь на озере квест

«Неделю назад был закончен фактически последний анализ (будет еще один, но его результаты вряд ли что-то изменят). После исключения всех известных нам контаминантов (посторонних организмов) была обнаружена ДНК бактерии, которая не совпала ни с одним из известных видов в мировых базах данных. Мы называем эту жизнь неидентифицируемой и неклассифицируемой. Приписать ее к какому-то известному подцарств бактерий не удалось», — сказал Булат.

Ученый представил первые результаты микробиологических исследований образцов воды из озера Восток на конференции в Институте космических исследований РАН.

В воде с керосином

В феврале 2012 года специалисты Российской антарктической экспедиции после десятков лет бурения впервые проникли в скрытое под четырехкилометровой толщей антарктического льда озеро Восток — крупнейшее в Антарктиде подледниковое озеро, которое миллионы лет было изолировано от внешнего мира.

Булат пояснил, что он и его коллеги по лаборатории исследовали образцы «грязной воды» — замерзшей на буровой коронке после проникновения в озеро и доставленной в Петербург еще в конце мае 2012 года.

«Вода была грязная — она замерзла вместе с буровой жидкостью, то есть керосином. Мы получили где-то четверть этого материала, 150 миллилитров, и мы попытались посмотреть, что там может быть необычного. Задача была сложная — сплошные контаминанты (посторонние организмы), и человеческого происхождения, и бактерии, которые живут в буровой жидкости», — сказал ученый.

В этой воде насчитывалось 167 клеток на миллилитр воды — очень низкий уровень «населенности». В частности, в другом антарктическом озере Уилланс количество бактерий составляло тысячи на миллилитр.

После исключения всех известных контаминантов осталось три вида бактерий, которых не было в соответствующей базе данных. Из этих трех две бактерии все равно оценили как контаминанты. Одна из них была способна метаболизировать компоненты керосина, алканы, и она была обнаружена в количестве всего двух клонов — это очень мало. Вторая бактерия была представлена всего одним клоном — это вид Sporosarcina, который обитает везде, — в озерах, почвах, в клинических образцах, даже в чистых комнатах, где собирают космические корабли. Она вездесуща и ее находка все равно расценивалась как контаминация, отметил ученый.

«А вот третья находка оказалась интересной. Потому что это была популяция — было выявлено семь клонов, то есть семь независимых фрагментов ДНК. Сами фрагменты отличались точечными заменами в рибосомной ДНК, что говорит именно о наличии популяции одного вида. Когда мы попытались идентифицировать эту ДНК по мировым базам данных, таким как GeneBank, она не совпала ни с одним из известных видов. Уровень сходства (similarity index) составил меньше 86%. Это фактически «ноль» при работе с ДНК. Уровень 90% уже говорит о том, что организм неизвестный. Идентифицировать его не удалось», — сказал Булат.

Поиски родственников

Затем ученые попытались отыскать «родственников» новой бактерии путем построения филогенетических деревьев — цепочек генетического родства, пытаясь приписать ее к какому-то из 40 известных разделов, подцарств царства бактерий.

«И построение филогенетических деревьев тремя разными методами не позволило выявить ни одного родственника, не позволило приписать ее ни к одному из 40 известных разделов», — сказал ученый.

Полярные шапки Марса могут скрывать в себе водоемы, похожие на озеро Восток в Антарктиде, поэтому исследование земного антарктического озера может помочь в поисках жизни за пределами Земли, считает глава Росгидромета Александр Фролов. Подробнее об этом >>

Один из методов — классификация с использованием рибосомальной базы данных (Ribosomal Database) — указывал на раздел OD1, то есть на класс бактерий, который до сих пор крайне мало изучен. «Но когда я взял всех известных представителей этого OD1 из GeneBank, чтобы доказать сходство, это не удалось. То есть это — не OD1», — сказал Булат.

Источник

Поделиться с друзьями
Байкал24