Вечно покрытое льдом озеро Энигма в Антарктиде поддерживает уникальную экосистему
Озеро Энигма — это озеро, обнаруженное на севере Земле Виктории (Victoria Land) в восточной Антарктиде. Ледяной покров озера глубже самого озера: хотя его глубина составляет около 12 метров, сверху находится 13,5 метров льда, поддерживаемого отрицательными температурами региона.
Но это далекое ледяное озеро не является необитаемым. Новые исследования показывают, что в глубине озера Энигма скрывается сложная микробная экосистема, что удивляет ученых, которые когда-то считали, что в нем очень мало жизни.
В статье для Nature Communications Earth & Environment исследователи из Национального исследовательского совета Италии (CNR) пишут, что в то время как другие антарктические озера получили множество исследований, озеро Энигма оставалось до сих пор загадкой.
Многие из озер континента промерзли сверху донизу, что делает их уникально интересными для геохимиков и экологов. Другие, включая озеро Энигма, содержат жидкую воду под своими многолетними ледяными покровами, что делает их гораздо более благоприятными для микроскопических форм жизни.
Понимание этих озер, пишут исследователи, является «фундаментальным для понимания биологии Антарктиды, в первую очередь микробного континента».
Во время антарктической экспедиции, которая длилась с ноября 2019 года по январь 2020 года, исследователи из CNR пробурили ледяной покров озера Энигма, чтобы получить образцы его воды. Анализ этих образцов привел к двум примечательным выводам.
Во-первых, водная толща озера «плотно изолирована» от атмосферы Земли, что затрудняет выживание большинства форм жизни. Во-вторых (и несмотря на этот факт), жидкий слой озера Энигма является домом для большой и филогенетически разнообразной микробной экосистемы.
Секвенирование РНК выявило 18 бактериальных филумов и три одноклеточных эукариотических филума (филум — группа организмов с общим планом строения). Около 60% микробов принадлежали к одному из трех бактериальных филумов: Bacteroidota, Actinobacteriota и Pseudomonadota.
В то время как Bacteroidota и Pseudomonadota существуют практически везде — не только в почве и морской воде, но также в кишечнике и коже млекопитающих, — Actinobacteriota обычно связаны со здоровьем почвы и ростом растений на суше.
Другие «ультрамалые» бактерии, принадлежащие к суперфилуму Patescibacteria, составили менее десятой части отобранных микробов, но сам факт их существования был неожиданным. Поскольку они такие маленькие, эти бактерии часто не способны синтезировать аминокислоты, липиды или другие биологически необходимые ресурсы, что делает их зависимыми от микробов из других филумов.
Тот факт, что Patescibacteria способны выживать в озере Энигма, предполагает, что они «работают вместе» (т. е. формируют симбиотические отношения) с другими бактериями или охотятся на них напрямую, добавляя невидимой экосистеме озера уровень сложности, которого ученые не ожидали.
«Эти бактерии приняли облигатный симбиотический или хищный образ жизни, полностью полагаясь на свои соответствующие прокариотические клетки-хозяева», — пишут исследователи. «Сверхмалые Patescibacteria … могут играть необычную роль в экосистеме озера, которая не имеет места в других покрытых льдом антарктических озерах».
Чтобы определить, как озеро Энигма поддерживает свою экосистему, несмотря на изоляцию и экстремальные условия, потребуются дополнительные исследования. А пока открытие разнообразных микробов под замерзшей поверхностью озера — это еще одно подтверждение существования экстремофилов: очень жизнестойких организмов, которые могут помочь ученым узнать больше о жизни на Земле и даже возможной инопланетной жизни.