Після багаторічної наполегливої роботи команда вчених виявила щось дивовижне. Вони знайшли рясне життя бактерій у крихітних тріщинах підводних вулканічних порід у земній корі. Бактерії процвітають у відкладеннях глини всередині цих крихітних тріщин.
Це відкриття викликає нове хвилювання навколо надії знайти життя на Марсі.
Команда дослідників представила свої результати в новій статті під назвою « Глибока мікробна проліферація на межі базальту в океанічній корі віком 33,5–104 мільйони років ». Провідним автором статті є Йохей Судзукі, доцент Токійського університету. Стаття опублікована в журналі Nature Communications Biology.
«Мені дуже пощастило, бо я майже здався».
Йохей Сузукі, провідний автор.
Вчені знайшли одноклітинних істот у базальтовій лаві глибоко під дном моря. Їм знадобилося більше десяти років, щоб придумати спосіб знайти цих істот у зразках свердління. Вони підрахували, що тріщини скелі містять 10 мільярдів бактеріальних клітин на кубічний сантиметр, що приблизно стільки ж, скільки щільність людського кишечника. На відміну від цього, у мулі на морському дні є лише близько 100 клітин на кубічний сантиметр.
Здається, що бактерії процвітають у глині, яка заповнює крихітні тріщини. За словами головного автора Suzuki, де б ви не знайшли глину, ви знайдете життя.
«Ці тріщини є дуже дружнім місцем для життя. Глиняні мінерали схожі на чарівний матеріал на Землі; якщо ви можете знайти мінерали глини, ви майже завжди можете знайти мікроби, що живуть у них», — пояснив Сузукі в прес-реліз .
Команда десять років шукала життя у вулканічній породі. Вони знайшли його у зразках керна породи, зібраних у 2010 році в рамках дослідження Комплексна програма океанського буріння (IODP). Під час їхньої експедиції корабель, на якому вони перебували, збирав зразки на трьох окремих ділянках Південно-Тихоокеанський круговорот . Вони використовували металеву трубку довжиною 5,7 км (3,5 милі), щоб досягти дна океану. Потім вони пробурили ще 125 метрів у землю — перші 75 метрів були грязюкою, перш ніж вони досягли самої скелі.
«Я думав, що це був сон, побачивши таке багате мікробне життя в скелях».
Йохей Сузукі, провідний автор.
Одним із ключів до розуміння значення цього відкриття є розташування зразків. Вони не були поблизу жодних термальних отворів чи підводних водних каналів. Це означає, що бактерії не могли бути втиснуті в тріщини струмом. Там треба було жити. У дослідженні були також три вікові зразки породи: 13,5 мільйонів, 33,5 мільйонів і 104 мільйони років.
Сузукі та команда багато разів досліджували зразки породи, використовуючи усталені методи пошуку життя, але нічого не знайшли. Сузукі та інші дослідники врешті-решт розробили новий метод для його пошуку. Вони використовували процес, подібний до того, як патологоанатоми розрізають тонкі, як лазер, шматочки тканини, щоб дослідити її. Це суперечило стандартному способу пошуку життя в зразках гірських порід: подрібнення їх на порошок і підрахунок осередків.
Один з тонких зрізів породи, підготовлений для дослідження під мікроскопом. Автор зображення: Кейтлін Девор, Токійський університет, CC BY 4.0
Після стабілізації тонких зрізів епоксидною смолою їх обробляли барвником, який фарбує ДНК. Потім їх розглянули під мікроскопом. Під мікроскопом бактерії виглядали як зелені світяться кулі, упаковані всередині тунелів і тріщини, які світилися помаранчевим кольором. Аналізуючи ДНК, команда визначила різні типи бактерій, що живуть у заповнених глиною тріщинах. Зразки містили схожі, але не ідентичні види бактерій.
Коли вони нарешті знайшли в цих тріщинах докази життя, Сузукі був здивований.
Аеробні бактерії живуть у тунелях із глинистими мінералами, знайденими в цьому зразку твердої породи, зібраної на глибині 122 метри під морським дном. Зображення B має збільшення в 1000 разів більше, ніж зображення A. Зображення з лівого боку на кожному зображенні було зроблено з використанням звичайного світла, а правове — за допомогою флуоресцентного світла. Тверда базальтова гірська порода сірого кольору, глинисті мінерали помаранчевого кольору, а клітини бактерій — зелені сфери. Авторство зображення: Suzuki et al. 2020, DOI: 10.1038/s42003-020-0860-1, CC BY 4.0
«Чесно кажучи, це було дуже несподіване відкриття. Мені дуже пощастило, тому що я ледь не здався», – сказав Сузукі. «Я думав, що це був сон, коли я бачив таке багате мікробне життя в скелях», — сказав він.
«Ці тріщини є дуже дружнім місцем для життя. Глиняні мінерали схожі на чарівний матеріал на Землі; якщо ви можете знайти глиняні мінерали, ви майже завжди можете знайти мікроби, які живуть у них», — пояснив Сузукі.
Це відкриття, хоча і захоплююче саме по собі, може бути значущим, коли мова заходить про пошук життя на Марсі. У районах, які колись були вологими, на Марсі є велика кількість глинистих мінералів. Мінерали в деяких із цих глин могли утворитися лише у присутності води. Наступний марсохід, який відвідає Марс, марсохід NASA Mars 2020 Perseverance Rover, спробує деякі з цих матеріалів. Сподіваємося, що деякі з цих зразків врешті-решт будуть повернуті на Землю.
Запропоновані місії Mars Sample Return відправлять космічний корабель на Марс, щоб зібрати зразки, зібрані марсоходом Mars Perseverance (2020), а потім повернути їх на Землю. Авторство зображення: NASA/JPL-Caltech – https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA23496.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=86914810
«Зараз я майже надто сподіваюся, що зможу знайти життя на Марсі. Якщо ні, то, мабуть, життя покладається на якийсь інший процес, якого немає на Марсі, як-от тектоніка плит», – сказав Сузукі. Немає остаточних доказів того, що Марс має тектоніку плит, хоча деякі супутники виявили магнітні аномалії, які можуть бути пов’язані з тектонікою плит.
Але існує багато подібності між типами гірських порід, відібраних у цьому дослідженні, і типами порід на Марсі. Вони мають багато тих самих умов, які сформували їх незалежно на кожній планеті.
«Мінерали — це як відбитки пальців для визначення умов, які були присутні під час утворення глини. Від нейтрального до слаболужного рівня, низька температура, помірна солоність, багате залізом середовище, базальтові породи — усі ці умови є спільними між глибинами океану та поверхнею Марса», — сказав Сузукі.
Відкриття екстремофілів тут, на Землі, викликало певне хвилювання в пошуках життя в інших світах. Якщо життя може вижити в екстремальних середовищах на Землі, можливо, воно зможе вижити в деяких екстремальних середовищах, що зустрічаються по всій Сонячній системі.
Потойбічний пейзаж Даллола, Ефіопія. Це єдине місце на Землі, де вчені знайшли воду, але немає життя. Екстремофіли знайшли спосіб процвітати в інших екстремальних середовищах Землі, що викликало оптимізм щодо пошуку життя в Сонячній системі. Автор зображення: Kotopoulou Electra – власна робота, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=74975209
Такі результати, як у цьому дослідженні, також підживлюють хвилювання, принаймні для Suzuki. І це веде до певної співпраці між Сузукі та його командою та NASA. Дослідники збираються допомогти розробити план того, як досліджувати зразки гірських порід, зібрані марсоходами на Марсі.
Як пишуть автори у висновку своєї роботи, «Результати цього дослідження також мають значення для можливості існування життя на Марсі та інших планетарних тілах. Базальтова кора повсюдно поширена на інших планетах, таких як Марс, а також на Землі». Вони також кажуть: «З огляду на наявність підземного метану та рідкої води на Марсі, спільноти, які живляться органічними речовинами та метаном у підводному базальті на Землі, забезпечують чітку модель існуючого життя та/або біосигнатури минулого життя в підземних поверхнях Марса та інших планети».
«Це відкриття життя, де його ніхто не очікував у твердій породі під морським дном, може змінити гру на пошук життя в космосі», — сказав Сузукі.
Більше:
- Прес-реліз: Відкриття життя в твердій скелі глибоко під морем може надихнути на нові пошуки життя на Марсі
- Науково-дослідна робота: Глибока мікробна проліферація на межі базальту в океанічній корі віком 33,5–104 мільйони років
- Всесвіт сьогодні: Бідні поживними речовинами та енергетичний голод. Як життя може вижити в екстремальних ситуаціях у Сонячній системі