Группа микробиологов из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружила под ледником Тейлора в Антарктиде устойчивое сообщество живых эукариотических микроорганизмов, генетически связанных с морской средой исчезнувшего океана. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Кровавый водопад, известный своим зловещим красным потоком посреди белоснежной пустыни, изучают уже более века. Но только теперь удалось доказать, что за необычным цветом скрывается не просто химическая реакция, а полноценная экосистема, которая миллионы лет развивалась в полной изоляции.
Главные мысли за 1 минуту
- Под ледником Тейлора обнаружено 167 образцов живых микроорганизмов, включая диатомовые водоросли, динофлагелляты, гаптофиты и инфузории.
- Древний резервуар с соленой водой, питающий Кровавый водопад, оставался изолированным как минимум 1,5 миллиона лет.
- Активность микроорганизмов подтверждена анализом экологической РНК, а не только ДНК.
- Генетические различия между подледными и современными морскими микробами указывают на их длительную изоляцию.
- Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Что такое Кровавый водопад и откуда берется красный цвет
Кровавый водопад расположен в Сухих долинах Мак-Мердо, где ледник Тейлора встречается с озером Бонни. Впервые на алый поток обратил внимание британско-австралийский геолог Томас Гриффит Тейлор в 1911 году во время экспедиции в Антарктиду. С тех пор это место остается одной из самых ярких природных загадок континента.
Первые гипотезы и ошибки
Сначала исследователи предполагали, что красный цвет вызывают водоросли, как в случае с розовым снегом, который иногда появляется в полярных регионах. Однако более детальные анализы показали, что причина совсем иная. Вода, вытекающая из ледника, насыщена растворенным железом. Когда этот сверхсоленый рассол соприкасается с кислородом воздуха, железо окисляется и превращается в соединения ржавчины, придавая потоку характерный кровавый оттенок.
Роль сверхсоленой воды
Древний резервуар сформировался в тот период, когда наступающий ледник захватил морскую воду. Из-за высокой концентрации солей этот объем воды не замерз даже в условиях экстремального холода: растворенные соли существенно снижают температуру замерзания. По оценкам ученых, резервуар остается изолированным подо льдом как минимум 1,5 миллиона лет.
Древняя экосистема под ледником
Ранее в районе Кровавого водопада уже находили бактерий и архей, однако о более сложных эукариотических организмах с клеточным ядром было известно мало. В новом исследовании команда Анджелы Зумплис сосредоточилась именно на этих формах жизни, которые включают амеб, микроскопические водоросли и другие одноклеточные организмы.
Как ученые искали живые организмы
Исследователи собрали 167 образцов в разных точках Сухих долин Мак-Мердо: из красного потока, льда, осадков, грязи и окружающих морских сред. В лаборатории они изучили не только ДНК, но и экологическую РНК. Такой подход позволил отличить активно функционирующие организмы от тех, что оставили лишь генетические следы давно погибших существ.
Результаты показали: под ледником существует не случайный набор микроорганизмов, занесенных ветром или водой, а отдельное устойчивое сообщество. Многие из найденных видов относятся к группам, типичным для морской среды, включая диатомовые водоросли, динофлагелляты, гаптофиты и инфузории.
Морские микроорганизмы, которые не сдались
Особенно важным стало то, что РНК этих организмов свидетельствует об активной жизнедеятельности. Они не просто сохранились в виде древних генетических остатков, а продолжают существовать и обмениваться веществами внутри подледного резервуара. Ученые проверили возможность, что морские микробы могли попасть сюда недавно с побережья Антарктиды, но данные опровергли эту версию.
Морские организмы оказались сконцентрированы именно вокруг древнего рассола, а многие генетически отличались от современных морских родственников. Эти различия соответствуют длительной изоляции и постепенной эволюции в необычных условиях. По мнению авторов работы, экосистема является прямым потомком древнего морского сообщества, запертого подо льдом в эпоху, когда Антарктида превращалась из более теплого континента в ледяную пустыню.
Как микроорганизмам удалось выжить миллионы лет
Точные механизмы выживания пока остаются неизвестными. Ученые предполагают, что ключевую роль сыграл сверхсоленый рассол: он обеспечивал постоянное наличие жидкой воды и создавал относительно стабильное убежище. Некоторые микроорганизмы могли также переходить в состояние покоя, почти полностью останавливая активность, а затем возвращаться к жизни при улучшении условий.
Если выводы исследования подтвердятся, Кровавый водопад станет одним из редчайших мест на Земле, где можно изучать не окаменелости и химические следы, а живых потомков организмов, существовавших в далеком прошлом.
Что это значит для науки и будущего полярных регионов
Реликтовые экосистемы помогают понять, как жизнь адаптируется к экстремальным изменениям окружающей среды. Они дают важную информацию о том, как полярные регионы могут реагировать на современные климатические сдвиги. Кроме того, изучение подобных сообществ расширяет представления о пределах выживаемости организмов в условиях полной изоляции.
«Рассматривая этот район как уникальное убежище древних эволюционных линий, исследование создает основу для дальнейшего изучения того, как сохранившиеся экосистемы помогают понять прошлые изменения окружающей среды и будущую уязвимость полярных регионов», — отмечают авторы работы.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
