Изненадващо богатият живот на километри под повърхността на Земята

В средата на 90-те години на миналия век учените направиха откритие, което разтърси разбирането ни за живота на Земята: под повърхността на планетата могат да бъдат открити огромни резервоари от микроби, често погребани на километри дълбочина в скали, в които няма слънчева светлина. Понастоящем се смята, че поне половината (50-80%) от микробните клетки на планетата живеят именно в тези слоеве.

За да изследват и документират този завладяващ скрит свят, учените от Морската биологична лаборатория (МБЛ) в Уудс Хоул, Масачузетс, САЩ, разработиха глобален атлас на микробното разнообразие във вътрешността на Земята.

Това новаторско усилие включва анализ на над 1000 генетични проби от микроби, предимно бактерии и археи (друга област на живота, която някога е била смятана за бактерии), събрани от 50 морски и сухоземни екосистеми по целия свят.

След осемгодишно проучване те откриват в пробите си 31 000 уникални вида археи и над 377 000 уникални вида бактерии. Тези видове се наричат варианти в последователността на ампликона (amplicon sequence variants), които са като „баркодове“, идентифициращи състава на микробните общности.

Откритията им показват, че подземните микроорганизми са невероятно разнообразни – изненадващо откритие, като се има предвид, че те обитават такава безпощадна, екстремна среда.

„Обикновено се приема, че колкото по-дълбоко се отива под повърхността на Земята, толкова по-малко енергия е на разположение и съответно толкова по-малък е броят на клетките, които могат да оцелеят. Докато колкото повече енергия има, толкова по-голямо разнообразие може да се създаде и поддържа – както в тропическите гори или кораловите рифове, където има много слънце и топлина“, казва в изявление Емил Руф, водещ автор на изследването и асоцииран учен в МБЛ.

„Но ние показваме, че в някои подпочвени среди разнообразието може лесно да конкурира, ако не и да надхвърли, разнообразието на повърхността. Това е особено вярно за морските среди и за микробите в биологична империя на Археите“, допълва Руф.

Учени вземат проби за микроби на дъното на мината Хоумстейк в Южна Дакота, САЩ.
Снимка: Рик Колуел

Те също така отбелязват, че между морските микроби и техните земни събратя има доста различия, точно както при останалия живот на повърхността на Земята.

„Това изглежда е универсален принцип в природата. Съществува много ясно разделение между формите на живот в морската и в земната сфера, не само на повърхността, но и в подповърхностните слоеве. Селективният натиск е много различен на сушата и в морето и той селектира различни организми, които трудно биха живели и в двете сфери“, казва Руф.

Изглежда, че подземните форми на живот следват съвсем други правила. Повечето живи същества на повърхността черпят енергия, пряко или косвено създадена от фотосинтезиращи клетки, които използват светлината за производство на органични молекули. При липсата на слънчева светлина подземните микробиоми трябва да разчитат на други методи.

Някои от тях се хранят с малки количества органични вещества, които се намират в пустата им среда, а други получават енергия чрез радиоактивния разпад на скалите. Друга тактика е хемосинтезата, при която хранителните вещества се произвеждат чрез неорганични химични реакции.

Свръхоскъдността на ресурсите също така принуждава дълбокоземните организми да работят в много по-различни времеви рамки.

„Много е интересно, че в тези нискоенергийни среди животът сякаш се забавя, понякога до абсолютен минимум. Въз основа на изчисления някои подземни клетки се делят средно веднъж на 1000 години. Така че тези микроби имат напълно различни времеви възприятия на живот и ние потенциално можем да научим доста за стареенето от тях“, добавя Руф.

Откриването на такива подповърхностни микробиоми поставя под въпрос предположенията ни за живота на други места в Слънчевата система, като показва, че създания могат да процъфтява в екстремна среда с ниски нива на енергия, които обикновено не са благоприятни за живот (с какъвто ние сме свикнали).

Ако микробните общности могат да виреят успешно на километри под повърхността на Земята, може би подобни форми на живот биха могли да съществуват и под повърхността на Марс, Европа (спътник на Юпитер) или Енцелад (спътник на Сатурн), където подповърхностните среди биха могли да приютят скрити екосистеми въпреки суровите условия отгоре.