Amikor a baktériumok felfalják a köveket az Antarktisz mélyén, Telepolis
800 méterre a Nyugat-Antarktisz gleccserei alatt található egy tó, gazdag ökoszisztémával és sokféle baktériummal, az asztrobiológusok legnagyobb örömére
A legújabb fúrási technikák és talajmintavételi módszerek felhasználásával egy nemzetközi kutatócsoport olyan ökoszisztémát talált, amely legalább 120 000 éve érintetlen volt 800 méterre a Nyugat-Antarktisz jégpáncélja alatt. Találtak egy jeges tavat, amelyben számos baktérium él. Fény nélkül üledékes kőzetekkel táplálkoznak, és az olvadékvízből oxigént kapnak.
A Nature mai számában a csapat beszámol az extrémofil mikroorganizmusok felfedezéséről. Ezáltal az Antarktisz kontinens a szárazföld legnagyobb felfedezetlen ökoszisztémája. Az a tény, hogy a mikrobák ebben a vendégszeretet nélküli környezetben gyarapodnak, szintén befolyásolja az élet keresését az űrben.
Bolygónkon a mikrobiológiai élet teljes tömege szinte kiszámíthatatlan. A mikrobiológusok becslése szerint a Bacillus & Co. a jelenleg élő teljes fauna tömegének huszonöt-szorosa. Érthető, hogy a tudomány eddig legfeljebb csak a mikrokozmosz periférikus területeit kutatta, és taxonómiailag a lakosainak legfeljebb egy százalékát rögzítette.
Először 3,4 milliárd évvel ezelőtt jelentek meg, a mikroorganizmusok egyrészt a föld legrégebbi élőlényei közé tartoznak, másrészt bolygónkon messze a legsikeresebbek és egyben a legellenállóbbak az életformák.
Extrém szélsőségesek
Gyakorlatilag mindenhol jelen vannak, és szembeszállnak a szélsőséges környezeti feltételekkel. Sarki tengeri jégben, forró forrásokban, magas sókoncentrációval, lúgos vagy savas körülmények között, nagy mélységben (fény nélkül), nagy nyomás alatt, térben (oxigén nélkül) ezek a túlélők könnyedén szaporodnak.
Nemcsak világunk leg egzotikusabb és leg adaptálhatóbb teremtményei közé tartoznak, hanem megtalálhatták fülkeiket a szomszédos Mars bolygón és Naprendszerünk egyes holdjain - vagy otthonukat valahol odakint más, napsugárzáson kívüli égitesteken találták meg.
Az ilyen színű rezisztens mikroorganizmusoknak több mint egy tucat különböző kategóriája létezik, például a vörös alga Galdieria, amely a termofilek extrémofil osztályába tartozik. Nyilvánvalóan élvezi a Yellowstone Nemzeti Park forrázó forrásait. Egy másik nagyon hatásos extrémofil a Deinococcus radiodurans baktérium.
Ezt az egysejtű organizmust, az egyik radiofilt, amelyet mikrobiológusok viccesen "Conannak, a baktériumnak" hívják, nagyon kifejezett sugárzási ellenállás jellemzi, mivel otthon érzi magát az atomerőművek hűtővízében.
Mikrobiális telepek a szubglaciális területeken
Most Brent C. Christner mikrobiológus körüli, interdiszciplináris tudóscsoport a Louisiana Állami Egyetemről (Louisiana állam, USA) egy nyugat-antarktiszi mikrobiális ökoszisztéma felfedezéséről számol be, amelynek képviselői a hidegkedvelő kriofilok extrémofil osztályába tartoznak és külön vannak bármely napsugárzás megsokszorozódik.
A Nature-ben ma megjelent szakcikkben a kutatók leírják a gazdag, és a biológiai sokféleség szempontjából nagy mikroorganizmus-közösséget, amely biotópra talált egy jeges tóban, 800 méterre a Nyugat-Antarktisz jégtakarója alatt.
Ez az első alkalom, hogy a mikrobiológusok és geológusok a legújabb fúrási technikák és talajmintavételi módszerek alkalmazásával 800 méter mélységben egy szubglaciális jeges tóból tudtak víz- és üledékmintákat venni. Az a kérdés, hogy a mikrobiális élet fennmaradhat-e az Antarktisz jeges tavaiban, mind a mai napig vitatott a kutatás során.
De most ezt a perspektívába helyezik, mert a Christner körüli kutatók először találtak mikroorganizmus-kolóniákat ilyen területeken. "Az Antarktisz jége alá rejtve, fél mérföld mélységében bioszféránk felderítetlen része. A WISSARD bepillantást engedett az ottani mikrobiológiai élet természetébe" - mondja Brent Christner, a Nature jelenlegi kiadásának vezető szerzője -Post.
Első elemzés a helyszínen
A WISSARD a "Whillan's Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project" rövidítése, az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapítvány (NSF) által 20 millió dollárral támogatott kutatási projekt, amelyben az egysejtű szervezeteket a fúrás során először vonták ki az Antarktisz mélyéről.
A WISSARD csapata az első mintákat a gleccsertavból 2013. január 28-án vette. Néhány órával később a mikroszkópban az első élő sejteket az első helyszíni leltározás során észlelték, mielőtt a kutatók előkészítették a mintákat szállításra, légmentesen lezárták, ütésállóakkal csomagolták őket és különböző laboratóriumokba szállították, ahol intenzív kémiai és biológiai elemzéseknek vetették alá őket. voltak.
A mikrobiális aktivitás kimutatása érdekében a laboratóriumokban további vizsgálatokat végeztek erős mikroszkópokkal. Továbbá a kutatók szekvenálták a vízben lebegő DNS-t, és laboratóriumi körülmények között tenyésztették a talált mikrobákat is.
Martyn Tranter, a Bristoli Egyetem (Nagy-Britannia) szerint a Nature-ben most bemutatott eredmény látható, amint azt a glaciológus a Nature újságot kísérő News & Views cikkében elmondta:
Ez a jelentés mérföldkő a poláris kutatás szempontjából, mivel a szennyezésmentes mintavételnek köszönhetően először egyértelműen megmutatja, hogy mikrobák vannak jelen a vízben és az üledékes kőzetben - 800 méterre a jég alatt, a Whillan-tó jégtava mínusz 0,17 hőmérsékleten. Celsius-fok.
130 000 sejt és 3931 egysejtű faj
A kutatók milliliterenként 130 000 sejtet találtak a tóban, ami nagyjából megfelel a mélytengeri vizek átlagos mikrobasűrűségének. 130 000 élő sejt, amelyek 3931 különböző típusú baktériumhoz és archeák (ősbaktériumok) csoportjához rendelhetők. Ez a glaciális tóban található mikrobaközösséget sokkal összetettebbé teszi, mint azt egy olyan ökoszférától elvárhatnánk, amelyet több százezer éve elzártak a világ többi részétől.
"Meglepődtem, milyen gazdag az ökoszisztéma. Nagyon lenyűgöző" - mondja John C. Priscu mikrobiológus és biogeokémikus a montanai Bozeman-i Montana Állami Egyetemről, aki fontos szerepet játszott a felfedezésben.
A minták valóban világos nyelvet beszélnek. Azt mondják, hogy a Whillans-tó mikroorganizmusai legalább 120 000 évig vagy akár egymillió évig fennmaradtak a nap energiát adó fénye nélkül és túl a fotoszintézison. "Itt egy virágzó ökoszisztéma van" - mondja David Pearce, az angliai Northumbria Egyetem mikrobiológusa. "Ez az első alkalom, hogy valódi betekintést nyerünk abba, hogy mely élőlények fekszenek az Antarktisz kontinense alatt."
Jól fertőtlenített
Mivel a 3931 aktív baktériumfajnak és archeának számos képviselője van, amelyekről tudható, hogy energiát üledékes kőzetekből nyerik, Christner és munkatársai azt feltételezik, hogy az egysejtű szervezetek többsége ugyanúgy jut a táplálékához a jégréteg alatt, sőt a szükséges oxigént kivonják az olvadékvízből.
A kulináris ételek nagy választéka nem marad az állandó sötétségben és elszigetelten élő baktériumok számára, mert - ellentétben a mélytengeri kollégáikkal - a felszín mint tápanyagok (elhalt algák és különféle egyéb szervezetek) szállítója teljesen megszűnik.
A WISSARD csapatának rendkívül óvatosan kellett eljárnia a fúrás során. Végül is minden körülmények között meg kellett akadályozniuk a külvilágtól régóta elzárt élőhelyek szennyeződését. Ennek érdekében a tudósok először kidolgoztak egy módszert, amellyel a fúrás és a mintavétel elvégezhető anélkül, hogy a mintát a föld felszínéről származó szervezetekkel szennyeznék.
Erre a célra tartósan UV-fénnyel besugározták a melegvíz-fúrót, a mérőeszközöket és a mintatartókat. Nyilvánvalóan tiszta vizet és kőzetmintákat sikerült napfénybe hozniuk.
400 hálózatba kötött földalatti tó
A tudósok 41 évvel ezelőtt észleltek először folyékony vizet a vastag jégréteg alatt az Antarktiszon. Azóta a geológusok radaron és műholdon keresztül közel 400 szubglaciális tavat találtak, amelyek az antarktiszi jégtakarók alatt fekszenek, amelyek átlagosan három kilométer vastagok.
Az antarktiszi szubglaciális tavak nagy érdeklődésre tartanak számot a mikrobiológusok számára, mivel a felettük lévő vastag jégtakaró évmilliók óta hatékonyan védi őket a külvilágtól és a naptól, így minden potenciálisan ebben a környezetben élő egysejtű szervezet szó szerint megmarad.
Míg az Antarktisz legnagyobb és leghíresebb jeges tava, a Vostok-tó 250 kilométer hosszú, 50 kilométer széles és legfeljebb 1200 méter mély, a WISSARD csapata által vizsgált gleccsertó, a Whillans-tó csak körülbelül 60 négyzetkilométer nagyságú - és mínusz 0,17 Celsius fok.
A tudósok azt gyanítják, hogy az Antarktisz alatt található 400 tavat egy szubjégi folyók hálózata köti össze. Ily módon zajlik a nyomáskiegyenlítés - és a vízi szállítás közöttük. Azonban ahol a mikrobák pontosan megtalálták fülkeiket a szubglaciális régiókban, egyelőre teljesen nyitott marad. "Oda kell mennünk, és mintákat kell vennünk a tavakból" - sürgeti Priscu.
Jeges hold Európában a fellendülés
Az a tény, hogy a mikroorganizmusok csaknem egymillió éve szaporodnak teljes sötétségben a 800 méter vastag jégpáncél alatt, asztrobiológusokat is hív a helyszínre. Az európai Jupiter hold ismét a figyelem középpontjába kerül. Végül is az asztrobiológusok a Jupiter eddig ismert 67 holdja közül a negyedik legnagyobbat tartják a naprendszerünk legforróbb jelöltjének a földönkívüli életre.
A potenciális élet valószínűsége Európában megnőtt, amikor a NASA Galileo szondája az 1990-es évek közepén, az Európa feletti repülés során, mindössze 351 kilométeres távolságban, egyértelmű bizonyítékot talált arra, hogy a felszínen található számtalan repedés nem volt más, mint repedések a hatalmas jégtáblák.
Jégtakarók, amelyek folyamatosan változtatják a helyzetüket úgy, hogy csak egy folyadékon tudnak lebegni. Folyékony víztenger található 100 kilométerrel az európai jégfelszín alatt. Számos exobiológus szerint mikroorganizmusok vagy akár primitív többsejtű sejtek is boldogulhatnak benne.
A WISSARD-tanulmány projektvezetője, Brent Christner számára az antarktiszi jégtakaró alatt élő extrémofilek jelenlegi lelete kétségtelenül növeli a mikrobiális élet valószínűségét Európában.
Arra a kérdésre, hogy a közelmúltbeli felfedezés szolgáltatott-e újabb érvet az európai misszió igazolására, Christner Telepolis így válaszolt:
Természetesen számos összefüggést találhatunk a Whillans-tó alatti és a Jupiter-hold, az Európa-óceán között. De végül a különbségek felülmúlják a különbségeket. Véleményem szerint a hold Európa még mindig érdemes célpont. Meg kell kutatnunk, és ott kell keresnünk élő szervezeteket.
Martyn Tranter angol glaciológus is úgy véli, hogy a jelenlegi leletnek asztrobiológiai következményei vannak:
A szerzők felfedezése felveti a kérdést, hogy a jégtáblák alatti földönkívüli égitestek mikrobái is képesek-e enni üledékes kőzetekre, például a Marson. Ennek az ötletnek most már nagyobb a tapadása.
A WISSARD és a helyszínen végzett munka videója (első videó).