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
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


А. Огнёв
Откуда жизнь? Еще теплее!


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


А. Бердников
Вдоль по лунной дорожке


В. Бабицкая, С. Горбунов
Как и зачем птицы общаются с охотниками за медом


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир


У. Айзексон
«Инноваторы». Глава из книги


Н. Резник
Жираф большой, ему видней, и сам он хорошо заметен


М. Софер
Куда уходит лето?


С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

Под дном океана обитают главным образом археи


Парусно-паровой корвет «Челленджер», совершивший знаменитую экспедицию 1872–1876 гг., в ходе которой был собран огромный материал по беспозвоночным, населявшим океаническое дно. На русском языке очень хорошо описано в книге: Москалев Л.И. «Мэтры глубин: Человек познает глубины Океана. От парусно-парового корвета «Челленджер» до глубоководных обитаемых аппаратов». 2005. 256 с. Изображение с сайта en.wikipedia.org
Парусно-паровой корвет «Челленджер», совершивший знаменитую экспедицию 1872–1876 гг., в ходе которой был собран огромный материал по беспозвоночным, населявшим океаническое дно. См.: Challenger expedition. На русском языке очень хорошо описано в книге: Москалев Л.И. «Мэтры глубин: Человек познает глубины Океана. От парусно-парового корвета «Челленджер» до глубоководных обитаемых аппаратов». 2005. 256 с. Изображение с сайта en.wikipedia.org

Мощная толща отложений на дне Мирового океана населена живыми бактериями, причем ниже самого верхнего метрового слоя резко доминирующая группа бактерий — это археи. Их общая биомасса, выраженная в углероде, составляет около 90 млрд тонн, что значительно превышает биомассу всех живых организмов, населяющих океан.

В 1872-1876 годах экспедицией на британском парусно-паровом корвете «Челленджер» было доказано, что океаническое дно на больших глубинах (более 1000 м) вовсе не безжизненно, как то предполагали ранее некоторые исследователи. На поверхности грунта и в верхнем его слое было обнаружено множество разнообразных животных. Почти сто лет спустя появилась догадка о том, что живые организмы обитают не только на поверхности дна, но и проникают весьма далеко, по крайней мере на сотни метров, вглубь донных отложений. Основанием для такого предположения послужили наблюдения за химическими реакциями, происходящими в растворах между частицами глубинных донных отложений. Скорости этих реакций значительно превышали те, которые следовало бы ожидать, если бы процессы происходили без участия организмов. Соответственно, оставалось допустить, что в толще отложений обитают активные живые бактерии, которые и проводят окислительно-восстановительные реакции, необходимые им для получения энергии.

Реальный прогресс, достигнутый в последнее время при изучении бактерий, обитающих в глубинах донных отложений, стал возможным благодаря международным программам глубокого бурения океанического дна. Специальные корабли, в том числе показанный на этом снимке «ДЖОЙДЕС Резолюшн» («JOIDES Resolution»), оборудованы установками, позволяющими работать при глубине воды до 6000 м, а буром проходить более 2000 м породы. «JOIDES» расшифровывается как Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling — «Объединенный океанографический институт исследования глубин Земли», а «Resolution» переводится как «Решимость»; название дано в честь корабля знаменитого мореплавателя XVIII века капитана Джеймса Кука). Фото с сайта www-odp.tamu.edu
Реальный прогресс, достигнутый в последнее время при изучении бактерий, обитающих в глубинах донных отложений, стал возможным благодаря международным программам глубокого бурения океанического дна. Специальные корабли, в том числе показанный на этом снимке «ДЖОЙДЕС Резолюшн» («JOIDES Resolution»), оборудованы установками, позволяющими работать при глубине воды до 6000 м, а буром проходить более 2000 м породы. «JOIDES» расшифровывается как Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling — «Объединенный океанографический институт исследования глубин Земли», а «Resolution» переводится как «Решимость»; название дано в честь корабля знаменитого мореплавателя XVIII века капитана Джеймса Кука). Фото с сайта www-odp.tamu.edu

Несколько позднее появилось выражение «глубинная биосфера» («deep biosphere»), под которым понимали мир бактерий, живущих глубоко под поверхностью дна, в полостях между частицами отложений на больших глубинах. Поскольку суммарный объем этих полостей очень велик, возникло предположение, что даже при относительно невысокой плотности бактериальных клеток общая их масса должна быть огромной, возможно превышающей суммарную биомассу бактерий, обитающих в океане и на суше. Сообщество микробов «глубинной биосферы» рассматривалось иногда как самое древнее, существующее не столько за счет круговорота веществ, как это обычно происходит на  суше и в толще океана, сколько за счет однонаправленного потока восстановленных (то есть богатых энергией) соединений, поступающих из глубин Земли в результате геофизических процессов. Источником углерода для таких бактерий могли быть неорганические вещества, например СО2.

Поскольку в глубине отложений температура может быть довольно высокой, исследователи полагали, что из двух групп бактерий (или, правильнее, прокариот) — эубактерий и архей (= архебактерий, см. также Archaea) — преобладать там должны археи, так как именно среди них много термофилов (см. Thermophile), а так называемые «экстремальные термофилы» (см. Hyperthermophile), выносящие температуру около 100°C, — сплошь археи. Однако полученные данные оказывались противоречивыми. Спор шел о тех веществах (биомаркерах), по которым и судят о присутствии и количестве тех или иных групп микроорганизмов. А поскольку исследователей интересуют прежде всего живые бактерии, то выбранные биомаркеры должны были достаточно быстро разлагаться после гибели клеток.

Предположение о доминировании в толще отложений именно архей недавно было блестяще подтверждено специальным исследованием, результаты которого опубликованы в последнем номере журнала Nature. Авторы статьи, Юлиус Липп (Julius Lipp) из Группы органической геохимии при Центре морских исследований Бременского университета (Германия) и его коллеги из того же учреждения и Японского агентства морских исследований, использовали разные методы для выявления архебактерий, но основное внимание было уделено специфическим для архей фосфо- и гликолипидам — обязательным компонентам клеточных мембран. После гибели клеток такие липиды существуют относительно непродолжительное время и потому могут использоваться для оценки именно живой биомассы архей.

Используя пробы, взятые в нескольких рейсах, в разных точках океана, Липп и его соавторы показали, что в толще осадков по мере удаления от поверхности грунта и вплоть до глубины 367 м (максимальная в данной выборке проб) масса живых бактерий снижалась примерно в 1000 раз, а доля тех липидов, которые характерны именно для архей, была невелика только в самом верхнем метровом слое, а затем резко возрастала и оставалась очень высокой (около 90%).

Измененение с глубиной отложений (вертикальная шкала) общего и относительного содержания интактных полярных липидов (Intact polar lipids — IPL): a — общее содержание (в нг на мл); b — доля липидов, характерных именно для архей (%). Видно, что ниже верхнего метра отложений резко доминируют липиды, свойственные археям. Максимальная обследованная толщина отложений — 397 м. Обратите внимание, что обе шкалы — логарифмические. Разными значками показаны пробы, взятые в разных местах океана. Рис. из обсуждаемой статьи Julius S. Lipp et al. в Nature
Изменение с глубиной отложений (вертикальная шкала) общего и относительного содержания интактных полярных липидов (Intact polar lipids — IPL): a — общее содержание (в нг на мл); b — доля липидов, характерных именно для архей (%). Видно, что ниже верхнего метра отложений резко доминируют липиды, свойственные археям. Максимальная обследованная толщина отложений — 397 м. Обратите внимание, что обе шкалы — логарифмические. Разными значками показаны пробы, взятые в разных местах океана. Рис. из обсуждаемой статьи Julius S. Lipp et al. в Nature

Зная долю, которая приходится в бактериальной клетке на определенные липиды, авторы обсуждаемой работы оценили суммарную массу бактерий в верхних (охватывающих по крайней мере 300 метров) слоях океанических донных отложений. Полученная величина — 90 Пг (1015 г) — оказалась значительно больше, чем масса всех живых организмов, населяющих водную толщу океана, но в несколько раз меньше, чем масса наземной растительности.

Источники:
1) Julius S. Lipp, Yuki Morono, Fumio Inagak, Kai-Uwe Hinrichs. Significant contribution of Archaea to extant biomass in marine subsurface sediments // Nature. 2008. V. 454. P. 991–994.
2) Ann Pearson. Biogeochemistry: Who lives in the sea floor? // Nature. 2008. V. 454. P. 952–953

См. также:
1) На глубине 1626 м под уровнем морского дна обнаружена богатая микробная жизнь, «Элементы», 28.05.2008.
2) Японцы готовятся просверлить земную кору насквозь, «Элементы», 17.12.2005.
3) Gold T. The deep, hot biosphere // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992. V. 89. P. 6045–6049 (полный текст — PDF, 1,2 Мб)

Алексей Гиляров


Комментарии (2)



Последние новости: ЭкологияМикробиологияАлексей Гиляров

26.09
Муравьи-листорезы при уходе за потомством используют противогрибковый препарат
13.09
Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи
6.07
Метанокисляющие микроорганизмы донных осадков оказались неожиданно разнообразными
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида
18.05
Обнаружены одноклеточные организмы с ядром, но без митохондрий
13.05
Удалось проследить зарождение и развитие меланомы от первой раковой клетки
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова

Научная картинка дня


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, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, 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, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, 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