Живая капсула времени, замороженная в глубинах озера Энигма в Антарктиде, содержит уникальную экосистему, которая оказалась изолированной от остального мира с тех пор, как ее поверхность навсегда замерзла.
Теперь ученые извлекли образцы уникальных микробов, которые выжили в огромной камере с жидкой пресной водой под слоем твердого льда на глубине более 9 метров. Это исследование было опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.
Эта экосистема потенциально существовала внутри ледяного пузыря в течение 14 миллионов лет, что могло произойти, когда озеро впервые замерзло в конце гораздо более теплого периода на Земле.
Считалось, что озеро Энигма полностью замерзло, поскольку оно расположено в северных предгорьях Антарктиды, между ледниками Аморфус и Боулдер-Клей, в регионе со средней температурой -14 °C.
Под руководством микробиологов Франческо Смедиле и Виолетты ла Коно из Итальянского института полярных наук и геофизика Стефано Урбини из Национального института геофизики и вулканологии Италии исследовательская группа использовала георадар для исследования состава озера, обнаружив скрытый пузырь жидкости и пробурив скважины для взятия образцов воды внутри.
Особое внимание было уделено предотвращению загрязнения этого защищенного биома: для первых 3 метров льда использовалась электрическая дрель, а оставшиеся слои были пробурены с помощью термоголовки и бурения горячей водой. Они используют стерилизованную и нагретую воду, полученную из ледяной крошки, собранной во время фазы механического бурения, в качестве своего рода жидкого сверла.
«Озеро Энигма поддерживает филогенетически разнообразную и высокобиомассную микробную экосистему, которая является уникальной среди вечно покрытых льдом озер Антарктиды», — пишут ученые. «Запечатанная льдом планктонная и бентосная микробиота озера Энигма, вероятно, представляет собой устойчивую биоту, которая возникла из древней микробной экосистемы озера до замерзания».
Они обнаружили, что эти разнообразные существа играют разные роли в простой водной пищевой цепи: от первичного производства посредством фотосинтеза до эктосимбиоза и хищничества.
Среди них были виды Pseudomonadota , Actinobacteriota и Bacteroidota, а также неожиданно большое количество Patescibacteria, процветающих в подземной толще вод.
Как показала крошечная камера, дно озера покрыто разнообразными микробными матами, в которых преобладают цианобактерии, вырабатывающие кислород, которые в противном случае отсутствовали бы во льду и толще воды озера.
Некоторые из этих матов напоминали «смятый толстый ковер», с редкими выступами «крупных аморфных древовидных структур», которые возвышались на 40 сантиметров и охватывали до 60 сантиметров в диаметре. Другое место бурения показало, что бактериальная масса образовала ландшафт из дюноподобных пиков.
Ученые полагают, что чрезвычайно стабильная, находящаяся под давлением и химически стратифицированная водная толща глубиной не менее 12 метров, вероятно, «питается» расположенным неподалеку Аморфным ледником.
Открытие представителей суперфилума Patescibacteria особенно интересно, поскольку, хотя они и были обнаружены в других средах с низким содержанием кислорода в Антарктиде, их никогда ранее не видели в покрытом льдом озере.
В толще воды озера Энигма наблюдается аномально высокий уровень растворенного кислорода , что не является обычной средой обитания для Patescibacteria.
Считается, что этот супертип составляет значительную часть микробного разнообразия на Земле, и тем не менее его не удается обнаружить с помощью культуральных исследований и ПЦР-анализов, из-за чего его прозвали «микробной темной материей».
Эти бактерии чрезвычайно малы и чрезвычайно просты, лишены многих обычных возможностей других микробов. В результате они почти всегда симбиотичны с другими бактериями или археями-хозяевами.
«В частности, ультрамалые бактерии Patescibacteria могут играть необычную роль в экосистеме озера, которая не наблюдается в других покрытых льдом антарктических озерах», — отмечают авторы.
