В результате беспрецедентного прорыва исследователи обнаружили самые древние из известных на сегодняшний день живых микробов, запечатанных на протяжении двух миллиардов лет в трещине горной породы на глубине почти 15 метров под поверхностью южноафриканского грунта. Расположенные в магматическом комплексе Бушвельд, эти микроорганизмы превзошли предыдущий рекорд — 1,9 миллиарда лет микробной жизни. Это открытие может стать ключом к пониманию ранних этапов эволюции не только на Земле, но и, возможно, на других планетах.
Под поверхностью Земли, на глубине более 8 метров, лежит почти неизвестный мир, в котором обитает большая часть прокариотической биомассы планеты. Метаболизм этих микробиомов протекает крайне медленно, что позволяет им выживать в течение тысяч и даже миллионов лет. Например, сульфатредуцирующие бактерии, такие как Desulforudis audaxviator, продемонстрировали незначительную эволюцию за последние 55-165 миллионов лет. Это можно объяснить геологической и тектонической стабильностью, которая позволяет этим микробам сохраняться без существенных изменений.
Сокровища Бушвельдского магматического комплекса
Бушвельдский магматический комплекс, занимающий площадь около 66 000 км², известен своими богатыми месторождениями полезных ископаемых, в том числе около 70 % всей добываемой в мире платины. Именно в этой уникальной геологической среде микробы сохранились в практически неизменных условиях. «Мы не знали, могут ли породы возрастом два миллиарда лет быть пригодными для жизни… Так что это очень захватывающее открытие», — заявил в пресс-релизе Йохей Судзуки, ведущий автор исследования и доцент Токийского университета.
Благодаря проекту бурения в Бушвельде под руководством Международной программы научного континентального бурения (ICDP) были извлечены образцы горных пород возрастом 2,05 миллиарда лет. Эти породы, образовавшиеся из остывшей магмы, практически не подверглись деформации или метаморфическим изменениям. Такая стабильность делает их идеальной средой для жизни микроорганизмов, которые процветают в микротрещинах породы, защищенных глинистыми отложениями.
Новые спектроскопические методы позволили исследователям из Токийского университета визуализировать и подтвердить присутствие местных микробных сообществ в этих древних средах. С подробными результатами анализов можно ознакомиться в статье, опубликованной 2 октября в журнале Microbial Ecology.
Вид исследуемого образца бурового керна и визуальный осмотр на предмет загрязнения буровым раствором. Фотографии очищенного образца керна до (A) и после вскрытия трещин (B). Фотографии фрагмента породы, взятого для дальнейшего анализа, без (C) и с (D) ультрафиолетовым освещением. Фотографии поверхности трещины без (E) и с (F) УФ-освещением. Желтые стрелки в B и C указывают на трещину, а желтый прямоугольник в E обозначает область, показанную в F.
Последствия для нашего понимания жизни
Чтобы подтвердить возраст и происхождение этих микробов, исследователи использовали передовые методы визуализации, такие как электронная микроскопия, флуоресцентная микроскопия и инфракрасная спектроскопия. Эти методы позволили убедиться в том, что микробы являются коренными жителями образца трещины, а не загрязнителями, попавшими в него во время раскопок и анализа. После окрашивания ДНК клеток исследователи изучили белки микробов и окружающую их глиняную среду обитания, определив, что они живые и являются местными жителями образца.
Последствия этого открытия выходят за рамки простого понимания первобытной Земли. Проект НАСА Perseverance, который в настоящее время выполняет миссию по возвращению образцов горных пород аналогичного возраста, может извлечь пользу из этих открытий. «Меня очень интересует существование микробов под поверхностью не только на Земле, но и возможность их обнаружения на других планетах», — говорит Судзуки.
«Обнаружение микробной жизни в земных образцах возрастом 2 миллиарда лет и возможность точно подтвердить их подлинность заставляют меня с волнением ожидать того, что мы можем найти в марсианских образцах», — добавляет Судзуки.
Микробная жизнь была основой биосферы Земли с момента ее возникновения. Эти крошечные организмы доминировали на ранней Земле, процветая в условиях, негостеприимных для более сложных форм жизни. Открытие в комплексе Бушвельд дает прямую связь с пониманием этих первобытных экосистем и путей их эволюции на Земле или, возможно, на других планетах. Оно также, несомненно, усилит наши поиски внеземной жизни, побуждая ученых к дальнейшему исследованию внеземных недр в поисках древних биологических следов.
