В глубине древнего ударного кратера Сильян в Швеции, почти под четырьмя сотнями метров породы, учёные обнаружили живые микроорганизмы, которые способны существовать в условиях полной темноты и практически полного отсутствия необходимых для их "дыхания" веществ. Эти археи производят метан и живут благодаря сотрудничеству с другими микробами, что делает систему удивительно устойчивой. Исследователи считают, что подобные механизмы могли существовать и в недрах Марса. Об этом сообщает журнал mBio.
Интерес к подземным условиям Марса усилился после первых наблюдений марсохода Curiosity, который несколько раз фиксировал кратковременные выбросы метана в кратере Гейл. Эти сигналы продолжают регистрировать, однако происхождение газа остаётся спорным: обсуждают как возможность биологической активности, так и технические факторы вроде утечек из приборов марсохода.
Тем не менее специалисты сходятся в одном: если на Марсе и существует жизнь, то искать её нужно под поверхностью. Глубокие слои реголита защищают от жесткого солнечного и космического излучения, сохраняют тепло и обеспечивают более стабильное давление. В таких условиях могли бы выживать организмы, использующие не свет, а химические реакции для получения энергии.
Опыт Земли показывает, что даже без доступа к солнечному излучению существуют сложные микробные сообщества, основанные не на фотосинтезе, а на хемосинтезе. Именно поэтому исследование кратера Сильян стало важным: оно показало, что подобные системы могут работать на больших глубинах и в условиях, кажущихся полностью непригодными для жизни.
Шведский кратер Сильян — след от падения огромного астероида примерно 380 миллионов лет назад. Его диаметр — около 52 километров, и хотя со временем рельеф сгладился, кольцевые структуры сохранились. Геологи давно знают, что в районе кратера происходит просачивание углеводородов, поэтому в 1970–1980-х годах там проводили разведочное бурение. Одну из скважин, глубиной 380 метров, использовали для нового микробиологического исследования.
Скважина проходит через поздние осадочные слои и достигает древней гранитной коры — той самой, в которую ударился астероид. Ранее там не нашли промышленные залежи нефти или газа, но сам доступ к глубинным водам стал бесценным для биологов.
Учёные отобрали воду и нефтяные флюиды, затем создали в лаборатории условия, максимально похожие на те, что существуют внутри скважины: без кислорода, в темноте и при соответствующей температуре. Постепенно добавляя различные органические и неорганические субстраты, исследователи наблюдали, кто из микробов "оживёт".
Результаты оказались впечатляющими: появление метанола и углеводородов активировало древние микробные сообщества, которые, судя по данным, могли находиться в состоянии крайне низкой активности многие годы.
Генетический анализ показал, что в глубине кратера обитают прежде всего два вида микробов: метаногенные археи Candidatus Methanogranum gryphiswaldense и бактерии Acetobacterium sp. KB-1.
Оба вида — строгие анаэробы, неспособные существовать в присутствии кислорода. Археи получают энергию, превращая неорганические вещества в метан, в то время как бактерии используют углеводороды местной нефти.
Главный вопрос заключался в том, как археи осуществляют метаногенез, если в образцах нет достаточного количества водорода — молекулы, необходимой для их метаболизма. Ответ оказался связан с особенностями жизнедеятельности Acetobacterium: бактерии производят водород как побочный продукт, от которого им же необходимо избавляться, чтобы не нарушать собственный метаболизм. Археи используют этот водород, и таким образом оба вида образуют систему тесного сотрудничества.
Это взаимодействие называется синтрофией — обменом веществами, позволяющим выживать в условиях крайнего дефицита. Подобные синтрофные системы встречаются в природе, но находка на такой глубине и в полностью изолированной среде делает её уникальной.
Ударные кратеры обладают набором характеристик, которые делают их идеальными "убежищами" для микробов. Механизмы схожи независимо от планеты:
Если в недрах Марса существует жидкая вода или насыщенные солёные рассолы, то аналогичные синтрофные сообщества могли бы появиться и там. Пример Сильяна показывает, что микроорганизмы могут существовать без света и в условиях, полностью изолированных на протяжении миллионов лет.
Сходства:
Различия:
Тем не менее общие принципы позволяют рассматривать кратеры Марса как перспективные места для поиска следов жизни.
Как микроорганизмы выживают без света?
Они используют хемосинтез — получают энергию из химических реакций, а не из света.
Может ли подобная жизнь существовать на Марсе?
Да, при наличии воды и подходящих химических веществ такие синтрофные сообщества теоретически возможны.
Почему кратеры важны для поиска жизни?
Они создают сети трещин, доступ к воде и защищают микросреды от радиации.