Микробы из Йеллоустона рассказали о жизни на ранней Земле и, возможно, на Марсе
Биологи открыли в горячих источниках супервулкана Йеллоустон новую линию архей. Не вдаваясь в тонкости биологической классификации, скажем, что в данном случае термин "линия" приблизительно соответствует типу живых существ.
Горячие источники Йеллоустона с их разнообразной геохимией давно интересуют биологов. Считается, что в них воспроизводятся условия, царившие на ранней Земле. Особенно важно наблюдать за жизнью местных архей, поскольку эти одноклеточные примитивны настолько, что, возможно, ближе всего из ныне живущих существ стоят к общему предку всего живого. Именно это побудило учёных вплотную заняться изучением микробных сообществ супервулкана.
Открытие линий архей имеет решающее значение для нашего понимания всеобщего древа жизни и эволюционной истории Земли, пишут авторы в научной статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology командой во главе с Уильямом Инскипом (William Inskeep) из Университета Монтаны, США.
Новый таксон получил название Marsarchaeota в честь Красной планеты. Тому есть свои причины. Во-первых, эти археи живут в окружении оксида железа, придающего Марсу его характерный цвет. Во-вторых, не исключено, что тайны примитивной биохимии новой линии подскажут человечеству, как может быть устроена жизнь в четвёртом от Солнца мире.
Открытые авторами археи живут не в одиночестве, а в составе микробных матов. Об этих интересных сообществах "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже рассказывали. В ранние геологические эпохи они были распространены очень широко, но позже более сложные организмы вытеснили маты в "резервации" вроде избыточно солёных морских лагун или геотермальных источников. Зато в Йеллустоне эти "общежития микробов" образуют нечто вроде бобровых плотин. Скопления матов и произведённого ими оксида железа Fe2O3 частично перекрывают поток воды.
Упомянутое соединение, фактически ржавчина, является основной примесью в местной воде, делающей её красной. Как следствие, маты живут в кислой среде, которая по уровню pH похожа на грейпфрутовый сок. Правда, для большего сходства сок ещё пришлось бы подержать в микроволновке. Marsarchaeota делятся как минимум на две отдельные группы, первая из которых предпочитает температуру воды от 60 до 80 oC, а другая "всего" 50 oC.
Открытые археи довольно многочисленны и могут составлять до половины всего населения мата.
Авторы серьёзно подошли к вопросу о том, что их подопечные кушают на обед. Исследователи использовали метагеномику и секвенирование ДНК одиночных клеток, выросших как в естественной среде, так и в культуре накопления. В результате выяснились следующие факты.
Во-первых, Marsarchaeota не используют фотосинтез. Они получают энергию за счёт потребления химических веществ. Во-вторых, пищей им служит органика. Этим они отличаются от своих соседей по мату, живущих за счёт окисления двухвалентного железа до трёхвалентного. Marsarchaeota же не только не желают окислять металл, но, напротив, опосредованно участвуют в его восстановлении.
Впрочем, роль железа в метаболизме Marsarchaeota нуждается в дальнейшем исследовании. Круговорот этого элемента считается чрезвычайно важной составляющей биосферы ранней Земли.
Описанные археи живут в самой глубине микробного мата, так что кислород им достаётся не всегда. Впрочем, они не очень-то и нуждаются в нём, хотя и могут потреблять живительный газ при его наличии. Это тоже сближает их с древнейшей жизнью, которая знать не знала никакого кислорода.
Помимо тайн давно ушедшей жизни юной Земли и гипотетической биосферы Марса, Marsarchaeota могут поведать интригующие подробности о жизни при высоких температурах. А в этой области биологии до сих пор много белых пятен.
"Имея на руках знания об этой новой группе архей, вы получаете дополнительные кусочки паззла для понимания биологии высоких температур, – говорит Инскип в пресс-релизе исследования. – Это может быть важно для промышленности и молекулярной биологии".
Напомним, что "Вести.Наука" ранее писали об интересном вирусе из горячих источников Йеллоустона. Обитающих в геотермальных водах архей мы тоже не обошли вниманием, рассказав, какое отношение они имеют к эволюции дыхания живых существ.