Знахідка під океанічним дном надихає на пошуки життя на Марсі

Опубліковано: 13:21 субота, 4 квітня 2020 р.  
Знахідка під океанічним дном надихає на пошуки життя на Марсі - фото
University of Tokyo/Suzuki et al

Вже мільйони років на Землі під океанічним дном в крихітних, заповнених глиною тріщинах твердої породи живуть мікроби.

Нещодавно виявлені одноклітинні істоти, що живуть глибоко під океанічним дном, надали дослідникам підказки про те, як вони можуть знайти життя на Марсі. Ці бактерії вже мільйони років живуть у крихітних тріщинах всередині вулканічних порід і були виявлені після того, як дослідники пройшли крізь десятиліття намагань і помилок знайти новий спосіб дослідження порід.

Про це розповідають в Токійському університеті.

Дослідники підрахували, що в тріщинах порід проживає колонія бактерій, з тією ж щільністю, як і в людському кишечнику, приблизно 10 мільярдів бактеріальних клітин на кубічний сантиметр. Але, середня щільність бактерій, що мешкають у грязьовому осаді на морському дні, оцінюється в 100 клітин на кубічний сантиметр.

"Зараз я майже з нетерпінням чекаю, що зможу знайти життя на Марсі. Якщо ні, то, мабуть, життя спирається на якийсь інший процес, якого на Марсі немає, як тектоніка плит", - сказав доцент Йохей Сузукі з Токійського університету, маючи на увазі рух земельних мас навколо Землі, найбільш примітний через спричинення землетрусів. Сузукі є першим автором дослідницької роботи, що оголошує про відкриття, опублікованої в журналі "Communications Biology".

Магія глинистих мінералів

"Я думав, що це був сон, коли побачив таке насичене мікробне життя в породах", - сказав Сузукі, згадуючи, як він вперше побачив бактерії в зразках підводних порід.

Підводні вулкани викидають лаву з темературою приблизно 1200 градусів за Цельсієм, яка врешті тріскається, коли охолоджується і кам′яніє. Тріщини вузькі, часто менше 1 міліметра поперек. Протягом мільйонів років ці тріщини заповнюються глинистими мінералами - тією ж глиною, яка використовується для виготовлення гончарних виробів. Так чи інакше бактерії проникають в ті тріщини і розмножуються.

"Ці тріщини - дуже дружелюбне місце для життя. Глиняні мінерали - це як магічний матеріал на Землі; якщо ви можете знайти глинисті мінерали, ви майже завжди можете знайти мікробів, що живуть у них", - пояснив Сузукі.

Мікроби, виявлені в тріщинах, є аеробними бактеріями, тобто вони використовують процес, схожий на той, за допомогою якого людські клітини виробляють енергію, покладаючись на кисень та органічні поживні речовини.

"Чесно кажучи, це було дуже несподіване відкриття. Мені дуже пощастило, бо я майже здався", - сказав Сузукі.

Круїз за зразками з глибокого океану

Сузукі та його колеги виявили бактерії в зразках порід, які він допоміг зібрати в кінці 2010 року під час Комплексної програми океанічного буріння (IODP). Експедиція IODP 329 доставила групу дослідників з тропічного острова Таїті посеред Тихого океану в Окленд, Нова Зеландія. Дослідницький корабель ставав на якір над трьома місцями по маршруту, який пролягав вздовж Південно-тихоокеанічної течії, і використав металеву трубу завдовжки 5,7 кілометра, щоб досягти дна океану. Потім було просвердлено ще 125 метрів морського дна і витягнуто зразки породи, кожен приблизно 6,2 см у поперечину. Перші 75 метрів під морським дном були грязьовим осадом, потім дослідники зібрали ще 40 метрів твердих порід.

Залежно від місця розташування, вік зразків порід оцінювався у 13,5 млн, 33,5 млн та 104 млн років. Місця відбору не знаходилися поблизу гідротермальних отворів або під-водних каналів, тому дослідники впевнені, що бактерії потрапляли в тріщини самостійно, а не примусово. Також, зразки породи були стерилізовані для запобігання поверхневого забруднення за допомогою штучного промивання морською водою та швидкого опіку, процесу, який Сузукі порівнює з приготуванням суші абурі (обпалюються полум′ям).

У той час стандартним способом виявлення бактерій у зразках породи було відколювання зовнішнього шару породи, а потім подрібнення центру породи в порошок і підрахунок клітин із цієї подрібненої породи.

"Я гучно стукав своїми молоточком і зубилом, відламуючи шматки породи, а всі інші спокійно працювали зі своєю гряззю", - згадував він.

Як нарізати камінь

Протягом багатьох років, продовжуючи сподіватися, що бактерії можуть бути присутніми, але не в змозі їх знайти, Сузукі вирішив, що йому потрібно по-новому подивитися конкретно на тріщини, що проходять через породи. Він знайшов натхнення в тому, як патологи готують ультратонкі зрізи зразків тканин тіла для діагностування захворювання. Сузукі вирішив покрити породу спеціальним епоксидним покриттям для підтримки їх природної форми, щоб вони не розсипалися, коли він зрізатиме тонкі шари.

Ці тонкі листки твердої породи потім промивали барвником, який забарвлює ДНК, і помістили під мікроскоп.

Бактерії з′явилися у вигляді кульок, що світяться зеленим кольором, щільно упаковані в тунелі, які світяться помаранчевим, оточеним чорною породою. Це помаранчеве сяйво походить від глинистих мінералів, "чарівного матеріалу", який надає бактеріям принадне для життя місце.

Повний аналіз ДНК-генома виявив різні види бактерій, що жили в тріщинах. Зразки з різних місць мали подібні, але не тотожні види бактерій. Породи в різних місцях мають різний вік, що може вплинути на те, які мінерали встигали накопичуватися, а отже, які бактерії найбільш часто зустрічаються в тріщинах.

Сузукі та його колеги припускають, що тріщини, наповнені мінеральними глинами, концентрують поживні речовини, які бактерії використовують як паливо. Це може пояснити, чому щільність бактерій у тріщинах породи на вісім порядків перевищує щільність бактерій, що вільно живуть у грязьовому осаді, в якому морська вода розбавляє поживні речовини.

З океанського дна на Марс

Глиняні мінерали, що заповнюють тріщини в породах на океанських глибинах, ймовірно, схожі на мінерали, які можуть зараз бути в породах на поверхні Марса.

"Мінерали - це як відбиток пальців того, які умови існували при утворенні глини. Нейтральні до слаболужніх рівнів, низька температура, помірна солоність, багате на залізо середовище, базальтова порода - всі ці умови є загальними між глибоким океаном і поверхнею Марса", - сказав Сузукі.

Дослідницька група Сузукі починає співпрацю з Космічним центром NASA імені Джонсона для розробки плану дослідження гірських порід, зібраних з марсианської поверхні роверами. Ідеї включають зберігання зразків у титановій трубці, використання томографічного сканера, тип тривимірного рентгенівського випромінювання для пошуку життя всередині тріщин, заповнених глинистими мінералами.

"Це відкриття життя там, де його ніхто не очікував - у твердій породі під морським дном - може змінити гру пошуку життя у космосі", - зазначив Сузукі.


                 
 


НОВИНИ ВІД ПАРТНЕРІВ: