Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»


ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке



Библиотека

 
Ф. Вильчек
«Красота физики». Глава из книги


Дж. Бэрроу
«История науки в знаменитых изображениях». Глава из книги


М. Москалева
Студенты МГУ против лженауки


Ж. Резникова
И даман поманил за собой


В. Сурдин
Поиски новых планет


С. Горбунов
Сeratotherium simum cottoni. Последний из могикан


Д. Никифоров и др.
ЭКО: длинная история короткой встречи


А. Никонов
Небывалое бедствие в селе Кашкаранцы


Л. Сасскинд, Дж. Грабовски
«Теоретический минимум». Глава из книги


А. Сергеев, А. Благодатский
Насекомые и бионика: загадки зрительного аппарата







Главная / Новости науки версия для печати

На глубине 1626 м под уровнем морского дна обнаружена богатая микробная жизнь


Архебактерия Pyrococcus furiosus — типичный обитатель горячих подводных источников и разогретых горных пород. Растет при температуре от 70 до 103 градусов. Фото с сайта www.dbu.de
Архебактерия Pyrococcus furiosus — типичный обитатель горячих подводных источников и разогретых горных пород. Растет при температуре от 70 до 103°C. Фото с сайта www.dbu.de

До сих пор максимальная глубина, на которой в толще морских донных отложений были обнаружены живые микробы, составляла 842 м. Результаты глубоководного бурения у берегов Ньюфаундленда показали, что богатая микробная жизнь присутствует вплоть до глубины 1626 м под уровнем морского дна, где при температуре 60–100°C обитают разнообразные термофильные архебактерии. Основную их пищу составляет метан и более тяжелые углеводороды, образующиеся в земных недрах при высоких температурах.

Прокариоты — бактерии и археи (= архебактерии) — составляют, возможно, половину всей биомассы на планете. Согласно одной из оценок, общая масса углерода, заключенного в клетках прокариот, достигает 550 млрд тонн (Whitman et al., 1998) — примерно столько же, сколько во всех растениях и животных, вместе взятых. Но даже эта колоссальная цифра может оказаться заниженной, поскольку мы еще очень мало знаем о «подземной биосфере» — разнообразных и многочисленных микробах, обитающих в толще горных пород глубоко под землей и в особенности под океанским дном.

Предполагается, что в полостях и трещинах осадочных и вулканических пород под дном океанов может скрываться до 2/3 всех микробов, обитающих на планете (из оставшейся трети подавляющее большинство обитает под поверхностью суши, в толще континентальной коры — вплоть до глубин 5–7 км). Однако для уточнения этих оценок нужны прямые данные, то есть непосредственные количественные оценки численности и разнообразия микроорганизмов в пробах, полученных в ходе глубоководного бурения. Получение таких данных — дело весьма трудоемкое и дорогостоящее. До сих пор рекордная глубина, на которой были обнаружены живые микроорганизмы, составляла 842 метра под уровнем морского дна. Микробы были найдены в морских отложениях возрастом до 3,5 млн лет при температуре до 55°C.

В последнем номере журнала Science группа ученых из Франции и Великобритании сообщила о результатах микробиологического анализа девяти проб, полученных из гораздо более глубокой скважины. Бурение производилось у берегов Ньюфаундленда. Глубина океана в точке бурения составляет 4560 м. Интерес к этому району Атлантики связан с тем, что это один из самых древних участков океанского дна, который образовался на ранних этапах формирования Северной Атлантики.

Пробы были взяты на глубинах от 860 до 1626 м под уровнем морского дна. Пробуренная толща состоит из донных отложений, формировавшихся на протяжении более 100 млн лет (возраст осадочных пород в самой нижней пробе составляет 111 млн лет, в самой верхней — 46 млн лет). На глубине около 1610 м имеется прослой твердых вулканических пород десятиметровой толщины, представляющий собой труднопреодолимое препятствие для жидкостей и газов. Самая нижняя из девяти проб была взята непосредственно под вулканическим прослоем. В этой пробе обнаружилась резко повышенная концентрация метана и высокомолекулярных углеводородов, которые образуются в недрах земли при высоких температурах. Вулканический прослой, очевидно, не позволяет этим веществам просачиваться наверх и способствует их накоплению.

Температура на разных глубинах не могла быть измерена непосредственно и потому вычислялась на основе косвенных признаков со значительной погрешностью. Для самой глубокой пробы (1626 м) была определена температура 60–100°C.

По вертикальной оси — глубина (в метрах под поверхностью морского дна). Черными точками и оранжевыми линиями показана концентрация метана в пробах. Треугольники и сплошная черная линия отражают отношение массы углеводородов к общей массе органического углерода. Синяя линия — процент делящихся клеток. Красная линия — число клеток на куб. см. Горизонтальной пунктирной линией показано положение вулканического прослоя, не позволяющего углеводородам просачиваться наверх. Справа указаны преобладающие разновидности архебактерий (ANME — археи, осуществляющие анаэробное окисление метана), а также минимальные и максимальные температуры для четырех проб. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
По вертикальной оси — глубина (в метрах под поверхностью морского дна). Черными точками и оранжевыми линиями показана концентрация метана в пробах. Треугольники и сплошная черная линия отражают отношение массы углеводородов к общей массе органического углерода. Синяя линия — процент делящихся клеток. Красная линия — число клеток на куб. см. Горизонтальной пунктирной линией показано положение вулканического прослоя, не позволяющего углеводородам просачиваться наверх. Справа указаны преобладающие разновидности архебактерий (ANME — археи, осуществляющие анаэробное окисление метана), а также минимальные и максимальные температуры для четырех проб. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Во всех девяти пробах обнаружилось большое количество живых микробов (разумеется, были приняты все возможные меры, чтобы избежать загрязнений). Присутствие живых микроорганизмов было подтверждено несколькими независимыми методами. Во-первых, их просто наблюдали под микроскопом, причем многие клетки были застигнуты в момент деления. Во-вторых, пробы окрашивали особым красителем, который заставляет живые клетки прокариот светиться зеленым светом, а мертвые — красным. В-третьих, из каждой пробы выделялась ДНК, подвергавшаяся затем детальному анализу.

Количество микробов в пробах колебалось вокруг среднего значения 1,5 млн клеток на куб. см. — это типичная плотность микроорганизмов для глубоких слоев морских осадков. Примерно 60% клеток после окраски засветились зеленым, то есть были живыми. Больше всего делящихся клеток обнаружилось в самой нижней пробе, где была максимальная концентрация углеводородов, а также максимальная температура.

Thermococcus — один из характерных обитателей горячих глубинных слоев земной коры. Предпочитает температуру от 60 до 100°C. На одном из полюсов клетки находится пучок длинных жгутиков (как и у родственного Pyrococcus). Фото с сайта microbewiki.kenyon.edu
Thermococcus — один из характерных обитателей горячих глубинных слоев земной коры. Предпочитает температуру от 60 до 100°C. На одном из полюсов клетки находится пучок длинных жгутиков (как и у родственного Pyrococcus). Фото с сайта microbewiki.kenyon.edu

Анализ ДНК позволил приблизительно оценить таксономическое разнообразие обитателей земных недр. Ученые сосредоточились на археях, поскольку именно эта группа прокариот обычно преобладает в глубине морских отложений и в гидротермальных источниках. Удалось идентифицировать около полутора десятков разновидностей архей. В самой нижней пробе преобладают археи, относящиеся к хорошо изученным родам Pyrococcus и Thermococcus. Эти микробы могут расти при экстремально высоких температурах (до 100–103°С). Они являются гетеротрофами, то есть питаются готовыми органическими соединениями. Не исключено, что в недрах земли им могут служить пищей высокомолекулярные углеводороды, образующиеся абиогенным путем — без участия живых существ. В остальных пробах отмечено большое количество архей, осуществляющих бескислородное окисление метана.

Само собой разумеется, что все обнаруженные микробы являются анаэробными (не нуждаются в кислороде). Судя по всему, они живут в полной изоляции от «поверхностной» биосферы, не зависят от солнечного света и получают всё необходимое исключительно из недр земли. Но в целом экологический и таксономический «портрет» микробного сообщества пока удалось прорисовать лишь в самых общих чертах. Вполне возможно, что там есть и другие разновидности прокариот, которые еще только предстоит обнаружить и изучить.

В последние годы всё больше входит в моду гипотеза о том, что жизнь впервые зародилась именно в таких условиях: в трещинах и полостях перегретых горных пород, глубоко в недрах земли. Поэтому изучение подобных экзотических микробных сообществ, возможно, со временем приблизит нас к разгадке тайны происхождения жизни.

Источник: Erwan G. Roussel, Marie-Anne Cambon Bonavita, Joël Querellou, Barry A. Cragg, Gordon Webster, Daniel Prieur, R. John Parkes. Extending the Sub-Sea-Floor Biosphere // Science. 2008. V. 320. P. 1046.

См. также:
Обитатели земных недр не нуждаются в солнечном свете, «Элементы», 23.10.2006.

Александр Марков


Комментарии (6)



Последние новости: БиологияГенетикаНауки о ЗемлеАлександр Марков

26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида
24.05
Клещи ездили на насекомых уже 320 миллионов лет назад
23.05
В Китае найдены древнейшие многоклеточные водоросли
18.05
Обнаружены одноклеточные организмы с ядром, но без митохондрий
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов
13.05
Удалось проследить зарождение и развитие меланомы от первой раковой клетки
12.05
Атмосферное давление на древней Земле было в два раза ниже современного
10.05
ГМО будут совершенствоваться при помощи искусственной эволюции
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова
25.04
Расшифрованы генетические основы быстрых эволюционных изменений размера клюва у дарвиновых вьюрков


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия