Ученые обнаружили в Красном море непохожую ни на что экосистему

Проведенное под руководством профессора Александра Росадо из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) исследование раскрыло уникальный микробный мир в гидротермальных источниках массива Хатиба-Монс, расположенного в центральной части Красного моря. Данная область была первоначально обнаружена в 2023 году в ходе совместной экспедиции KAUST и GEOMAR, которую возглавлял соавтор работы доцент Фрукье М. ван дер Зван. Исследование представляет собой первый в своем роде геномный анализ этих гидротермальных систем, предоставляющий беспрецедентные данные о разнообразии местных микроорганизмов и их метаболических функциях, обеспечивающих жизнедеятельность в экстремальных условиях.

Как отметила ведущий автор исследования, аспирант KAUST Шарифа Альталхи, микробы с горы Хатиба демонстрируют поразительную метаболическую универсальность. Изучение их функций позволяет понять, как жизнь формирует окружающую среду и насколько тесно переплетены геология и биология в Красном море. Гидротермальные поля Хатиба-Монс, обнаруженные на глубине от 778 до 1450 метров, характеризуются низкотемпературными гидротермальными потоками и высокими железооксидными холмами. Эти микробные железооксидные холмы представляют собой крупнейшую из известных активных низкотемпературных гидротермальных систем оксигидроксидов железа в мире.

В основе нового исследования лежал метод геномной метагеномики, который позволил реконструировать более 300 микробных геномов из пяти гидротермальных жерл по всему комплексу Хатиба-Монс. Этот подход зафиксировал экосистему, не имеющую аналогов среди других известных гидротермальных систем. В отличие от традиционных генетических исследований, которые лишь идентифицируют присутствующие микроорганизмы, геномный анализ позволил ученым определить функциональные механизмы выживания этих микробов и их вклад в формирование окружающей среды.

Исследовательской группой было идентифицировано 314 микробных геномов, представляющих как бактерии, так и археи, причем многие из них оказались ранее неизвестными науке. Анализ выявил неожиданную экосистему, в которой доминируют микробы, способные осуществлять круговорот железа, серы, азота и углерода. Эти метаболические функции управляют химическими превращениями, которые формируют среду гидротермальных жерл и поддерживают микробную жизнь в экстремальных условиях.

Как подчеркнул профессор Росадо, исключительной особенностью этого места является преобладание метаболизма, основанного на железе, что радикально отличает его от большинства других гидротермальных систем, где доминируют сера и метан. Этот уникальный метаболический ландшафт делает кратер Хатиба в Красном море естественной лабораторией для изучения жизни в экстремальных условиях и открывает новые возможности для понимания микробных процессов, поддерживающих устойчивость океана и глобальный круговорот углерода.

Микроорганизмы, обнаруженные на горе Хатиба, осуществляют биогеохимические процессы, имеющие основополагающее значение для земных систем. Их способность окислять и восстанавливать железо, связывать углерод, а также метаболизировать серу и азот непосредственно связывает микробную активность с химическими и минеральными циклами планеты.

Понимание этих метаболических сетей может найти применение в биотехнологических областях, включая извлечение металлов, производство биоэнергии и восстановление окружающей среды. Кроме того, изучение механизмов процветания микробов в условиях высокой солености и температуры дает ценное представление о том, как развивалась жизнь на ранней Земле и как она могла бы существовать в аналогичных условиях в других частях Солнечной системы.

Исследование опубликовано в журнале Environmental Microbiome.