Что нашли ученые в озере восток

В подледном озере Восток нашли четвертый вид микробов

ТАСС, 6 октября. В образцах льда из подледного антарктического озера Восток биологи обнаружили четвертый вид бактерий, которые прожили в изоляции на протяжении нескольких миллионов лет. Об этом рассказал заведующий лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики Сергей Булат.

«Недавно мы начали повторно изучать образцы льда, извлеченные с глубины в 3 721 метр от поверхности ледового щита Антарктики. Внутри них мы открыли четвертый вид бактерий, 3721v34-24, которые, как и почти все остальные их соседи, оказались не связаны с уже известными родами и семействами микробов», – отметил Булат.

Озеро Восток – подледный водоем в Антарктиде, который находится на глубине около 4 км. Его экосистема оказалась изолирована на протяжении нескольких миллионов лет. Российские и британские ученые доказали существование этого озера еще в 1996 году, после чего уже много лет исследуют его.

Восток привлекает внимание не только биологов, но и астробиологов и специалистов в области поисков внеземной жизни, так как это единственный признанный земной аналог подледных океанов, которые существуют в недрах лун Юпитера и Сатурна, таких как Европа или Энцелад.

В частности, за последние пять лет Булат и его коллеги обнаружили в первых чистых образцах льда из озера сразу три вида бактерий. Два из них принадлежали к ранее неизвестным родам и семействам микробов, представители которых не встречались ученым вне пределов Востока. Сейчас же исследователи нашли четвертый новый вид.

Ближайшие возможные родичи этих организмов – бактерии из семейства Bacteroidetes, геном которых на 87% похож на устройство ДНК различных штаммов микроба 3721v34-24. С точки зрения микробиологии это очень мало, поэтому сейчас ученые не могу отнести открытый вид к любым известным семействам и родам бактерий.

Биологи надеются, что изучение генетической структуры этих организмов поможет понять, как жизнь может существовать в подобных условиях на протяжении многих миллионов лет.

Источник

Восток и его обитатели: тайны подледного озера Антарктиды

Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он… Нас бы спросили, с этой ли он планеты», — говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна — Европы и Энцелада.

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км2 — это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов — микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они — из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Три километра вниз Пробуренная российскими полярниками скважина позволила взять пробы льда, который прирастает на «потолке» озера из озерной воды. О том, что происходит ниже — в толще воды и тем более возле дна, можно только предполагать. Возможно, там находятся геотермальные источники, дающие пищу обитателям озера.

Зимой 2015−2016 года у российской антарктической экспедиции начались проблемы: правительство, ранее планировавшее антарктические исследования по крайней мере до 2020 года, перестало выделять средства. Это решение связывают с «поворотом к северу» — интересом российского правительства к Арктике в ущерб другим направлениям деятельности. Даже памятная дата — 200-летие открытия Антарктиды Беллинсгаузеном и Лазаревым — не помогла привлечь в российскую Антарктиду деньги.

Все, что осталось Сергею Булату — крупному специалисту по организмам, живущим при низких температурах, — пробы озерного льда, добытые в 2012—2015 годах. К счастью, в НИЦ КИ ПИЯФ есть оборудование и технологии, позволяющие изучать замерзшую воду Востока, не допуская загрязнения. Ученые усовершенствовали методику работы, составили библиотеки контаминантов. В этих библиотеках хранятся данные о микроорганизмах из жидкости, которой омывали пробы льда, организмах, обитающих в чистых комнатах, в реагентах и материалах, которые используются для анализа. В ходе исследования старых проб в 2018 году обнаружили третьего возможного обитателя Востока — бактерию (бациллу) marini Lactobacillus sp. Но вопросов об этой бактерии больше, чем ответов. Бациллы — гетеротрофные организмы, то есть питаются органикой, которой в воде Востока почти нет. Может быть, в глубине озера есть области, более насыщенные питательными веществами? Может быть, жизнь там более разнообразна, чем полагают?

Холодно, но жить можно

Условия в озере Восток очень специфические. Огромное давление (около 400 атмосфер) не позволяет воде замерзать при постоянной температуре на 2−3 градуса ниже нуля. Эти условия некомфортны для людей, но для жизни вообще вполне нормальны. Нижний температурный порог для деления клеток — 255 К (-18 °C), а метаболизм может продолжаться даже при охлаждении до -33 °C. Что касается давления, то глубоководные организмы справляются и не с такими его значениями.

Главным фактором, ограничивающим жизнедеятельность в воде Востока, должен быть недостаток источников энергии. В озеро никогда не проникает солнечный свет, а значит, там не могла сложиться обычная для неглубоких водоемов экосистема с фотосинтезирующими организмами в начале пищевой цепи. Органики в озерной воде почти нет — по крайней мере по результатам анализа кернов озерной воды. То живое, что может там жить, должно уметь питаться растворенными в воде минеральными веществами, которых в Востоке тоже мало. Организмы, которые получают энергию, окисляя неорганические вещества, встречаются во многих (буквально) темных уголках планеты — на большой глубине в океане, в почве, в пещерах. Поэтому обнаружение гетеротрофной marini Lactobacillus sp. так смутило ученых.

Узнать больше об уже обнаруженных в озере Восток организмах можно было бы, вырастив их в лаборатории. Однако сделать это очень сложно: нужно создать и поддерживать очень специфические условия — давление, температуру, состав воды, благоприятные для этих существ в природе. В России лабораторий, которые могли бы взяться за эту работу, нет, а поделиться льдом Востока с зарубежными коллегами пока не удается — мешают бюрократия и ограничения на работу с иностранными учеными.

Пока прогресса в этой области не предвидится, на самой станции «Восток» готовятся большие изменения к лучшему. После затишья 2016−2018 годов заговорили о модернизации станции, нашлись деньги на строительство новых жилых модулей, были испытаны аэросани, которые должны доставить модули вглубь континента. Все это должно улучшить жизнь полярников, но вряд ли поможет возобновить исследование озера Восток. Скважина, пробуренная в 1989—2012 годах, предположительно непригодна для проникновения в озеро. Вероятно, к воде нужно бурить новую скважину и использовать при этом новую, стерильную жидкость для бурения. Заниматься этим пока никто не планирует. Озеро Восток со своими неведомыми обитателями останется нетронутым в ближайшее время.

Но есть и хорошие новости. Годы работы микробиологов и генетиков над льдом Востока дали больше, чем три бактерии: они дали методику работы с деликатным материалом и технологию обнаружения контаминантов. Если однажды к заповедному озеру снова пробурят скважину, ученые будут готовы искать в новых пробах жизнь. И если когда-нибудь межпланетная станция привезет на Землю воду подледного океана Европы или Энцелада, те же методы можно будет применить, чтобы проверить, окажется ли в них что-нибудь живое и внеземное.

Источник

В антарктическом озере Восток нашли неизвестную форму жизни

10 Мар, 2013 09:43

Российские ученые обнаружили новую, неизвестную науке форму жизни в озере Восток в Антарктиде.

Через более чем 20 лет бурения, исследователи добрались до озера Восток, которое находится под 4-километровой толщей льда.

Предварительный анализ образцов воды, полученный в мае 2012 года, содержал бактерии с ДНК, которые существенно отличались от любых известных видов.

«Вид бактерий, следы которых были найдены в озере, нельзя отнести ни к одному из более чем 40 подцарств бактерий», — сообщил Сергей Булат, исследователь из Лаборатории генетики эукариот Петербургского института ядерной физики.

Он объяснил, что после того, как были исключены все возможные элементы загрязнения, была обнаружена ДНК бактерии, которая не совпадает ни с одним из известных видов в мировой базе данных.

«Эта форма жизни называется неидентифицируемой и неклассифицируемой«, — рассказал ученый.

Всего было взято 7 фрагментов одного и того же вида бактерий в воде, замерзшей на буровой коронке, которую использовали в 2012 году, чтобы добраться до озера. Совпадение ДНК с любыми известными организмами не превышало 86 процентов, в то время как сходство меньше 90 процентов уже указывает на то, что эта форма жизни неизвестна.

«Если бы ее обнаружили на Марсе, ее назвали бы марсианским ДНК. Но это ДНК нашли на Земле», — сказал Булат.

Бурение озера Восток в Антарктиде

Озеро Восток площадью 15 500 кв. км, длиной 250 км и шириной 50 км расположено в отдаленной области антарктической станции Восток в Антарктиде.

Это одно из крупнейших подледных озер в Антарктиде, которое находится под слоем льда толщиной 4 000 м, а его глубина составляет около 1200 метров.

— Озеро сформировалось около 20 миллионов лет назад, и было изолировано от внешнего мира, по крайней мере, 500 000, а может и миллионы лет.

— Первое бурение скважины в озере Восток началось в 1989 году, когда ученые еще не знали о том, что там находится озеро.

— Прохождение через лед, под которым находится озеро, заняло 23 года.

— Ученые предполагали, что в озере сохранились уникальные микроорганизмы, которые адаптировались к экстремальным условиям в полной темноте. Так как они могли развиться в изоляции от других форм жизни, они являются уникальными видами на Земле.

— Так как подледные озера представляют собой «экстремальную среду», то в случае обнаружения жизни в образцах из озера, это может служить доказательством жизни в других областях Солнечной системы: в воде на Марсе, спутнике Сатурна – Энцеладе и спутнике Юпитера — Европе.

Источник

Восток и его обитатели: тайны подледного озера Антарктиды

«Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он… Нас бы спросили, с этой ли он планеты», – говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна – Европы и Энцелада.

Координаты: 78°28’ ю.ш., 106°48’в.д.

Тип: подледное рифтовое озеро

Расстояние до побережья: 1260 км

Толщина ледового покрова: 3750–4200 м

Площадь: 15 800 км 2

Максимальная глубина: 1220 м

Связь с другими водоемами: отсутствует

Время изоляции: 14 млн лет

Температура воды: –2,65 °C

Открытие: 1996 г.

Первое проникновение: 2012 г.

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км 2 – это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов – микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они – из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Три километра вниз

Пробуренная российскими полярниками скважина позволила взять пробы льда, который прирастает на «потолке» озера из озерной воды. О том, что происходит ниже – в толще воды и тем более возле дна, можно только предполагать. Возможно, там находятся геотермальные источники, дающие пищу обитателям озера.

Зимой 2015–2016 года у российской антарктической экспедиции начались проблемы: правительство, ранее планировавшее антарктические исследования по крайней мере до 2020 года, перестало выделять средства. Это решение связывают с «поворотом к северу» – интересом российского правительства к Арктике в ущерб другим направлениям деятельности. Даже памятная дата – 200-летие открытия Антарктиды Беллинсгаузеном и Лазаревым – не помогла привлечь в российскую Антарктиду деньги.

Выжимая последнее

Все, что осталось Сергею Булату – крупному специалисту по организмам, живущим при низких температурах, – пробы озерного льда, добытые в 2012–2015 годах. К счастью, в НИЦ КИ ПИЯФ есть оборудование и технологии, позволяющие изучать замерзшую воду Востока, не допуская загрязнения. Ученые усовершенствовали методику работы, составили библиотеки контаминантов. В этих библиотеках хранятся данные о микроорганизмах из жидкости, которой омывали пробы льда, организмах, обитающих в чистых комнатах, в реагентах и материалах, которые используются для анализа. В ходе исследования старых проб в 2018 году обнаружили третьего возможного обитателя Востока – бактерию (бациллу) marini Lactobacillus sp. Но вопросов об этой бактерии больше, чем ответов. Бациллы – гетеротрофные организмы, то есть питаются органикой, которой в воде Востока почти нет. Может быть, в глубине озера есть области, более насыщенные питательными веществами? Может быть, жизнь там более разнообразна, чем полагают?

Холодно, но жить можно

Условия в озере Восток очень специфические. Огромное давление (около 400 атмосфер) не позволяет воде замерзать при постоянной температуре на 2–3 градуса ниже нуля. Эти условия некомфортны для людей, но для жизни вообще вполне нормальны. Нижний температурный порог для деления клеток – 255 К (–18 °C), а метаболизм может продолжаться даже при охлаждении до –33 °C. Что касается давления, то глубоководные организмы справляются и не с такими его значениями.

Главным фактором, ограничивающим жизнедеятельность в воде Востока, должен быть недостаток источников энергии. В озеро никогда не проникает солнечный свет, а значит, там не могла сложиться обычная для неглубоких водоемов экосистема с фотосинтезирующими организмами в начале пищевой цепи. Органики в озерной воде почти нет – по крайней мере по результатам анализа кернов озерной воды. То живое, что может там жить, должно уметь питаться растворенными в воде минеральными веществами, которых в Востоке тоже мало. Организмы, которые получают энергию, окисляя неорганические вещества, встречаются во многих (буквально) темных уголках планеты – на большой глубине в океане, в почве, в пещерах. Поэтому обнаружение гетеротрофной marini Lactobacillus sp. так смутило ученых.

Туманные перспективы

Узнать больше об уже обнаруженных в озере Восток организмах можно было бы, вырастив их в лаборатории. Однако сделать это очень сложно: нужно создать и поддерживать очень специфические условия – давление, температуру, состав воды, благоприятные для этих существ в природе. В России лабораторий, которые могли бы взяться за эту работу, нет, а поделиться льдом Востока с зарубежными коллегами пока не удается – мешают бюрократия и ограничения на работу с иностранными учеными.

Пока прогресса в этой области не предвидится, на самой станции «Восток» готовятся большие изменения к лучшему. После затишья 2016–2018 годов заговорили о модернизации станции, нашлись деньги на строительство новых жилых модулей, были испытаны аэросани, которые должны доставить модули вглубь континента. Все это должно улучшить жизнь полярников, но вряд ли поможет возобновить исследование озера Восток. Скважина, пробуренная в 1989–2012 годах, предположительно непригодна для проникновения в озеро. Вероятно, к воде нужно бурить новую скважину и использовать при этом новую, стерильную жидкость для бурения. Заниматься этим пока никто не планирует. Озеро Восток со своими неведомыми обитателями останется нетронутым в ближайшее время.

Но есть и хорошие новости. Годы работы микробиологов и генетиков над льдом Востока дали больше, чем три бактерии: они дали методику работы с деликатным материалом и технологию обнаружения контаминантов. Если однажды к заповедному озеру снова пробурят скважину, ученые будут готовы искать в новых пробах жизнь. И если когда-нибудь межпланетная станция привезет на Землю воду подледного океана Европы или Энцелада, те же методы можно будет применить, чтобы проверить, окажется ли в них что-нибудь живое и внеземное.

Источник