Проснулись после 40 000 лет сна: как древние организмы угрожают климату планеты

Учёные впервые "разбудили" микробы, которые пробыли замороженными десятки тысяч лет, и проследили, как они постепенно возвращаются к жизни. Оказалось, что древние микроорганизмы не только выжили в вечной мерзлоте позднего плейстоцена, но и способны активно размножаться при повышении температуры — процесс, который может иметь серьёзные последствия для климата.

Возрождение из глубин времени

Исследование проводила группа американских биогеохимиков во главе с профессором Себастьяном Копфом из Университета Колорадо. Образцы вечной мерзлоты были собраны в туннеле Инженерного корпуса армии США близ Фэрбанкса (Аляска). Этот подземный коридор уходит на глубину более 100 метров и служит "временной капсулой" Арктики, сохранившей слои земли возрастом до 40 000 лет.

"Это один из самых неизвестных факторов в реакции климата, — отметил профессор Себастьян Копф. — Как таяние всей этой мерзлой земли, где хранятся тонны углерода, изменит экологию региона и ускорит глобальное потепление?"

Учёные извлекли из стен туннеля куски льдистого грунта и перенесли их в лабораторию. Чтобы смоделировать условия будущего потепления, образцы поместили в камеры с температурой +4 и +12 °C - примерно как летом в Арктике.

Как оживают древние микроорганизмы

Команда использовала воду с тяжёлым изотопом водорода — дейтерием, что позволило отслеживать, как микробы поглощают влагу и создают из неё новые клеточные мембраны. Это дало возможность буквально увидеть процесс пробуждения жизни.

Сначала активность была едва заметна: колонии восстанавливались крайне медленно — замена лишь одной из 100 000 клеток в день. Для сравнения: современные бактерии при комнатной температуре удваивают численность за несколько часов.

Но через шесть месяцев всё изменилось. Некоторые микробные сообщества начали стремительно расти, формируя биоплёнки, видимые невооружённым глазом.

"Эти микробы, скорее всего, не опасны для человека, но мы всё же держали их в герметичных камерах, — отметил исследователь Тристан Каро из Калифорнийского технологического института. — При более высоких температурах они не просыпались быстрее, но начинали образовывать устойчивые колонии".

Почему это важно для климата

Когда вечная мерзлота начинает оттаивать, в ней пробуждаются спящие бактерии и археи, которые разлагают древние органические остатки. В результате выделяются углекислый газ и метан - мощнейшие парниковые газы, усиливающие глобальное потепление.

Учёные предупреждают: даже если микробы активизируются медленно, по мере удлинения арктического лета они всё равно будут успевать "включаться" и запускать процессы брожения и распада. Таким образом, таяние мерзлоты может образовать порочный круг - чем теплее климат, тем больше выбросов, а значит, ещё теплее становится планета.

Сравнение: жизнь во льду и в лаборатории

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: недооценивать роль микробов в изменении климата.

• Последствие: прогнозы потепления оказываются слишком оптимистичными, а выбросы метана растут быстрее ожиданий.

• Альтернатива: учитывать микробиологические процессы в климатических моделях и сценариях будущего.

А что если мерзлота продолжит таять?

Если температура Арктики будет расти, всё больше древних слоёв окажутся доступными для микробов. Учёные считают, что сначала активность будет низкой, но через месяцы после оттаивания микробные сообщества могут "проснуться" массово. Это означает, что длина сезона оттепели становится критическим фактором.

"Лето на Аляске может быть коротким, но важнее другое — оно становится всё длиннее, и тёплые температуры держатся даже осенью", — поясняют авторы исследования.

Чем дольше земля остаётся мягкой и влажной, тем активнее микробы выделяют парниковые газы.

Плюсы и минусы открытия

3 интересных факта

1. Возраст самых древних образцов из аляскинского туннеля превышает 40 000 лет - это эпоха мамонтов и пещерных львов.

2. Для отслеживания активности бактерий использовалась "тяжёлая вода" с дейтерием — метод, позволяющий измерять рост клеток без прямого наблюдения.

3. Некоторые микробы формировали колонии, видимые невооружённым глазом, — признак того, что жизнь может "ожить" даже после десятков тысяч лет заморозки.

Исторический контекст

Исследования вечной мерзлоты начались ещё в середине XX века, когда геологи искали способ укрепления грунтов на Севере. Но лишь в XXI веке стало ясно, что мерзлота — это не просто лёд, а гигантское биологическое хранилище. В ней заперты древние вирусы, бактерии и около 1,5 триллиона тонн углерода.

Сегодня, когда температура Арктики растёт в четыре раза быстрее, чем в среднем по планете, вопрос о том, что именно "просыпается" в этих слоях, становится ключевым не только для микробиологов, но и для климатологов.