Ученые оживили глубоководных микробов возрастом 100 миллионов лет

В течение десятилетий ученые собирали образцы древних отложений из-под морского дна, чтобы лучше понять климат прошлого, тектонику плит и глубокую морскую экосистему.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые сообщают, что при правильном питании в правильных лабораторных условиях микробы, собранные из осадочных пород возрастом в 100 миллионов лет, могут оживать и размножаться, даже после того, как они пролежали в спячке с тех пор, как динозавры жили на нашей планете.

Исследовательская группа, стоящая за новым исследованием, из Японского агентства по науке и технике (JAMSTEC), Высшей школы океанографии URI, Национального института передовых промышленных наук и технологий и Университета Кочи, собрала древние образцы осадков десять лет назад во время экспедиции в Южно-тихоокеанский круговорот, часть океана с наименьшим количеством питательных веществ, доступных для подпитки морской пищевой сети.

Южно-Тихоокеанский круговорот является одним из пяти гигантских систем течений в мировом океане, где огромные массы воды двигаются по кругу, практически не контактируя с другими водными массами из-за давления и температуры воды.

«Наш главный вопрос состоял в том, могла ли жизнь существовать в такой ограниченной питательными веществами среде или это была безжизненная зона», — сказал ведущий автор статьи Юки Мороно, старший научный сотрудник JAMSTEC. -И мы хотели знать, как долго микробы смогут поддерживать свою жизнь в условиях почти полного отсутствия пищи.»

На морском дне имеются слои отложений, состоящих из морского снега (органического мусора, постоянно поступающего с поверхности моря), пыли и частиц, переносимых ветром и океанскими течениями. Мелкие формы жизни, такие как микробы, попадают в ловушку этого осадка.

На борту исследовательского бурового судна JOIDES Resolution команда ученых пробурила многочисленные осадочные керны на глубине 100 метров под морским дном и почти 6000 метров под поверхностью океана.

Ученые обнаружили, что кислород присутствует во всех ядрах, предполагая, что если осадочные породы медленно накапливаются на морском дне со скоростью не более метра или двух каждые миллион лет, кислород будет проникать на всем пути от морского дна до основания. Такие условия позволяют аэробным микроорганизмам — тем, которые нуждаются в кислороде для жизни, выживать в течение геологических временных масштабов  — миллионы лет.

С помощью сложных лабораторных процедур ученые инкубировали образцы, чтобы возвратить микробов к жизни. Результаты показали, что вместо того, чтобы быть окаменелыми остатками жизни, микробы в осадке выжили и были способны расти и делиться.

«Мы знали, что есть жизнь в глубоких отложениях вблизи континентов, где есть много погребенного органического вещества», — говорят исследователи. -Но мы обнаружили, что жизнь распространяется в глубоком океане от морского дна до лежащего под ним скалистого фундамента.»

Юки Мороно поначалу был ошеломлен результатами. «Сначала я был настроен скептически, но мы обнаружили, что до 99,1% микробов в осадочных отложениях возрастом 101,5 миллиона лет (меловой период), были все еще живы и готовы к размножению», — сказал он.

Ученые также исследовали таксономический состав 6 986 отдельных клеток, которые они оживили, и обнаружили, что в микробных сообществах преобладают бактерии.

Доминирующие бактериальные группы включали Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria и Deltaproteobacteria. Небольшая доля теплолюбивых архей была обнаружена только в одном относительно молодом образце.

С недавно появившейся способностью выращивать, манипулировать и характеризовать древние микроорганизмы исследовательская группа с нетерпением ожидает применения аналогичного подхода к другим вопросам геологического прошлого.

Согласно Мороно, жизнь для микробов в осадочных очень медленная по сравнению с жизнью над ними, и поэтому эволюционная скорость этих микробов будет медленнее. -Мы хотим понять, как или если эти древние микробы эволюционировали, — сказал он. «Наше исследование показывает, что подводное дно — отличное место для изучения пределов жизни на Земле.»

Morono, Y., Ito, M., Hoshino, T. et al. Aerobic microbial life persists in oxic marine sediment as old as 101.5 million years. Nat Commun 11, 3626 (2020). doi.org/10.1038/s41467-020-17330-1