Біологія
Біологія

Мікроби з-під морського дна вижили за 120 градусів Цельсія завдяки швидкому метаболізму

Вчені дослідили мікроорганізми, які були виявлені на глибині понад кілометр нижче дна моря, де проживають за температури до 120 градусів Цельсія. Результати дослідження показують, що для цих мікробів властивий суттєво вищий рівень метаболізму, ніж для подібних мікробних угруповань у холодніших умовах. Автори вважають це пристосуванням до виживання в екстремальних умовах, про що йдеться у статті журналу Nature Communications.

Гідротермальне глибоководне джерело. MARUM / Wikimedia Commons

Гідротермальне глибоководне джерело. MARUM / Wikimedia Commons

Наскільки витривалими до температури бувають організми?

Життя на Землі набуло величезного різноманіття форм, діставшись найвіддаленіших кутків, зокрема тих, які довгий час вважалися непридатними для нього. Наприклад, важко назвати гостинним місцем товщу морського дна, де окрім важкодоступності органічних речовин проблемою постає екстремальна температура. Із кожним кілометром нижче дна моря температура зростає приблизно на 30 градусів за Цельсієм, але навіть у таких умовах вдавалося знаходити живі організми. Дослідники знаходили бактерій, які успішно зростають і на глибині понад два кілометри нижче океанічного дна за 60 градусів Цельсія. Та навіть це далеко не межа витривалості. Мікробні популяції знаходили й у гарячих гідротермальних середовищах в умовах 110 градусів, а в 2016 році біля Японії на глибині 1,2 кілометра нижче морського дна знайшли мікроорганізми у відкладах віком 100 мільйонів років, що нагріваються до 120 градусів Цельсія. Хоча їхня концентрація складала не більше 500 клітин на кубічний сантиметр, невідомо, що забезпечує їм надзвичайну витривалість. Розібратися у всьому вирішили науковці з Орхуського університету та Каліфорнійського університету із колегами зі США, Німеччини, Японії та Швейцарії.

Яке дослідження пройшли витривалі мікроби?

Вчені взялися виростити мікроби зі зразків морських відкладів, у яких знайшли супервитривалих організмів. Тож вони помістили їх у подібні на природні середовища, наскільки це дозволяють лабораторні умови, із температурами в 40, 60, 75, 80 та 95 градусів Цельсія. Загалом вдалося проаналізувати понад 700 зразків мікробних угруповань із глибини. Метаболічну активність мікроорганізмів визначали за допомогою методу ізотопного маркування (коли окремі молекули помічаються радіоактивними ізотопами для відстеження) під час оцінювання рівнів окиснення сульфатів, метаногенезу та анаеробного окиснення метану — процесів, властивих мікроорганізмам, які живуть на значних глибинах.

Що нового дізналися про життя мікробів?

Результати дослідів показали, що в зразках із глибин, де температура сягає 120 градусів Цельсія, переважають метаногенні та сульфат-віднолювальні мікроорганізми. А час колообігу мікробної біомаси у відкладах, де їх знайшли, складає від кількох днів до кількох років. Здається, що багато, однак це у 10-20 разів швидше, ніж у холодніших морських відкладах, де показник може сягати й сотень або багато тисяч років.

Температура, біогеохімія, кількість клітин та анаеробні мікробні процеси в досліджуваному осаді. F. Beulig et al. / Nature Communications, 2022

Температура, біогеохімія, кількість клітин та анаеробні мікробні процеси в досліджуваному осаді. F. Beulig et al. / Nature Communications, 2022

Вчені дійшли висновку, що високий показник метаболізму забезпечує мікробам можливість виживати у спекотних умовах. Висока температура ускладнює підтримання життєдіяльності, пошкоджуючи структури клітин, зокрема ДНК, а швидкий метаболізм дає змогу отримувати достатньо енергії, щоб встигати відновлювати пошкодження.