Вообразите озеро настолько солёное, что вода в нём не замерзает даже при -20 °C. А теперь представьте себе, что там живут и прекрасно себя чувствуют живые существа. 

Дип-лейк (фото Rick Cavicchioli). Примерно в пяти километрах от антарктической станции «Дейвис» действительно есть такое озеро, прозванное Глубоким (Deep Lake). Оно образовалось около 3 500 лет назад, когда суша поднялась и часть океана оказалась изолирована. Вода в озере глубиной 36 м настолько солёная, что там нет почти никакой жизни. 

А та, что есть, — весьма примечательна. Группа американских и австралийских учёных взяла образцы с глубины 5, 12, 24 и 26 м. Проведён анализ полных генетических последовательностей (геномов) тамошних микроорганизмов, сделаны выводы о том, что позволяет им выживать в подобных условиях.

Галофильные (в переводе с греческого «солелюбивые») экстремофилы озера Глубокое относятся к группе галоархеев. Благодаря намного более высокой скорости генетического обмена по сравнению с тем, что обычно встречается в природном мире, многие туземные виды извлекают выгоду друг из друга. 

И снова озеро Глубокое (фото Mark Milnes). Удивительно и то, что в дополнение к подобному «промискуитету» доминантные представители микробного сообщества сохраняют свою видовую принадлежность и сосуществуют с другими и осваивают разные ниши, не ущемляя чужих интересов. 

Одни организмы питаются белками, растворёнными в воде, другие потребляют сахара (например, глицерин — побочный продукт водорослей, живущих в верхних слоях озера). Наиболее распространённый экстремофил (tADL) был как раз из второй группы: на его долю приходится 44% клеток. 

По оценкам, галоархеи из этого озера размножаются очень медленно: всего шесть поколений в год.

Ферменты, которые можно получить из хладоустойчивых микроорганизмов, обладают огромной промышленной ценностью. Их высокая активность при низких температурах позволяет сократить затраты на энергию в процессах, которые иначе нуждаются в нагреве (например, очистка) или могут быть осуществлены только при низкой температуре (скажем, производство продуктов питания или удаление из холодных мест загрязняющих веществ, прежде всего нефтепродуктов). 

Нет сомнений, вновь обнаруженными формами жизни заинтересуются и астробиологи: может быть, подобные существа обитают в солёных канальцах внутри льда, к примеру, Европы, спутника Юпитера. Ферменты, полученные из земных галоархеев, пригодятся для создания биодатчиков, с помощью которых будут искать биологические реакции на других планетах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Истчонки: КОМПЬЮЛЕНТА

Halorubrum lacusprofundi — холодолюбивая бактерия, найденная в сверхсолёном Глубоком озере (Антарктида). Несмотря на свою холодоустойчивость, размножается она при 0–42 °C, а по современным представлениям такие условия (включая повышенную солёность вод) вполне справедливы для подпочвенного Марса.

Необычная форма β-галактозидазы, присущей антарктической бактерии, позволяет ей оставаться активной в растворах спиртов (до 20%), гиперсолёных средах и при почти полном высыхании. (Иллюстрация Shiladitya DasSarma et al.)Шиладитья Дассарма (Shiladitya DasSarma) и его коллеги из Мэрилендского университета (США) обнаружили, что протеины, содержащиеся в этих микробах, имеют pH, делающий их слегка кислыми, в то время как обычно белки живых существ в целом нейтральны. Кроме того, протеины Halorubrum lacusprofundi имеют ещё и некоторые дополнительные особенности, обеспечивающие их носителям выживание в исключительно сложных условиях.

В частности, их поверхность имеет дополнительные модификации, позволяющие ослабить взаимодействие с окружающими молекулами воды. Такие протеины делают бактерии полиэкстремофильными, то есть переносящими одновременно несколько серьёзных стрессовых факторов. Поэтому они не гибнут не только при высокой солёности и низких температурах, но и в 20-процентном водном растворе этанола или метанола (а также ряда других спиртов).

«При столь низких температурах плотность упаковки атомов в протеинах должна быть слегка снижена, что добавляет им гибкости и функциональности в тот момент, когда обычные протеины уже были бы связаны в неактивных структурах, — подчёркивает г-н Дассарма. — Этот вид адаптации, скорее всего, позволит микроорганизмам, подобным Halorubrum lacusprofundi, выживать не только в Антарктике, но и в других местах Вселенной». Так, учёный напоминает, что сходные условия высокой солёности и не слишком высоких температур могут иметь место под поверхностью и на поверхности Марса, равно как и в подлёдном океане Европы, одного из крупнейших спутников Юпитера.

Отчёт об исследовании опубликован в веб-журнале PLoS ONE.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА