Большинство геобиологических исследований проводится на суше, поэтому мы многого не знаем о микробной жизни, обитающей на глубоком подземном дне. Когда-то считалось, что в суровых условиях глубоких океанов, где нет света и высокое давление, не существует микробной жизни. Но исследования показали обратное. Исследования в конце 80-х годов показали, что на глубине 167 метров под дном океана наблюдалась микробная активность. В 90-е годы стало известно больше подробностей о бактериях и археях, которые там обитают.
В 2016 году ученые задались целью узнать больше о температурах глубинной подземной биосферы и о том, как это влияет на жизнь там. Пробы были взяты путем бурения в зоне геологической субдукции Нанкайского прогиба у побережья Японии. Работа показала, что здесь жарко и становится жарче по мере углубления; температура может достигать 120 ° C, и хотя считается, что это близко к пределу того, что может выдержать жизнь, в этих условиях процветали некоторые микробы.
Но было извлечено не так много микробов (на кубический сантиметр приходилось менее 500 клеток), поэтому исследователям приходилось работать в тщательно контролируемых условиях и включать в свои эксперименты множество элементов управления, сказал аспирант и соавтор исследования Флориан Шуберт из Немецкого исследовательского центра наук о земле.
Анализ клеток, которые были восстановлены, показал, что скорость метаболизма в клетках была чрезвычайно высокой по сравнению с тем, что ожидалось для микробов глубинной биосферы. Сообщая в Nature Communications, исследователи предположили, что микроорганизмы «вынуждены поддерживать высокий обмен веществ, который приближается к активности микробов, живущих в поверхностных отложениях и в лабораторных культурах, чтобы обеспечить энергию, необходимую для восстановления повреждений тепловых клеток», — предположил ведущий автор исследования Феликс Булиг из Университета Байройта.
С повышением температуры увеличивается и количество энергии, необходимое для устранения повреждений клеток, вызванных теплом; большая часть энергии, вероятно, необходима для восстановления постоянной нагрузки на белки и аминокислоты, объяснила руководитель исследования Тина Треуде, профессор морской геомикробиологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Исследователи использовали биохимический анализ, основанный на истощении сульфатов, чтобы сравнить свои результаты с тем, что наблюдается в природе, чтобы увидеть, точно ли показатели метаболизма, которые они измерили в лаборатории, отражают реальность. Работа показала, что экспериментальная скорость действительно имитирует то, что происходит естественным образом.
В самых глубоких и горячих отложениях сульфатредуценты и метаногены обладают высокой активностью, питаясь водородом и ацетатом, который действует как бактериальная пища, из воды в осадке.
«Мы всегда обнаруживали, что микробы в глубинной биосфере представляют собой чрезвычайно вялое сообщество, которое медленно пожирает последние остатки захороненного органического вещества возрастом в миллион лет. Но глубокая биосфера полна сюрпризов», — добавил эксперт по глубокой биосфере Бо Баркер Йоргенсен из Орхусского университета.
