ЩО ЗНАЙДЕНО В АНТАРКТИЧНОМУ ОЗЕРІ ВОСТОК?

Тихохід Мілнезіум - один із видів багатоклітинних тварин, чиї ґенетичні сліди знайдено у льоді озара Восток. Джерело ілюстрації: http://fullimg.crazys.info

Андрій М. ЗАМОРОКА

Увесь минулий тиждень світова наукова спільнота смакувала новину про неочікувану знахідку слідів живих істот у акреціях антарктичного озера Восток. З’ява цієї новини підірвала світовий інформаційний простір, викликавши безмежне захоплення і незліченні реляції громадськості на адрес авторів дослідження, та гарячу критику наукового середовища… Адже відкриття балансує на межі зміни загальної парадигми та уявлень про життя як явище, руйнуючи низку уставлених, на сьогодні, у біологічній науці норм…

Вигляд озера Восток із довколаземної орбіти. Джерело ілюстрації: http://idealab.talkingpointsmemo.com

Озеро Восток – це підльодовикове озеро, яке знаходиться на глибині 3700 метрів під поверхнею льодового панциру Антарктиди. Тільки цей один факт надає йому винятковості. Однак, Восток не єдине антарктичне озеро – вчені виявили близько 400-т підльодовикових озер і цілу мережу річок, які сполучають їх між собою та океаном. Проте, особливістю Востоку є те, що воно – сьоме за розмірами та четверте за глибиною озеро у світі! В його водах, під льодовиком, панують вічний морок, колосальний тиск і дуже низькі температури. Припускалося, що в таких умовах життя є неможливим, а якщо й існує, то є дуже бідним і обмеженим.

Впродовж минулого десятиліття, час до часу з’являлися, повідомлення про виявлення бактерій у підльодовикових озерах Антарктиди, проте, знаходження більш орґанізованих форм життя, як от грибів чи тварин, завжди видавалося фантастикою. Минулого тижня, у журналі Громадської Наукової Бібліотеки США (PLOS ONE) побачила світ стаття, у якій вчені розповіли про знаходження надзвичайного різноманіття живих істот в антарктичному озері Восток. Група науковців проаналізувала зразки льоду з глибини понад 3,5 кілометри, отримані шляхом буріння льодовика. У зразках вони виявили ґенетичний матеріал різних живих істот, який, власне, і проаналізували. Загалом, встановлено 3507 унікальних послідовностей ДНК і РНК, з яких 1623 вдалось класифікувати до виду або роду.

Інфографіка, що ілюструє розтин через льодовиковий панцир Антарктиди та озеро Восток. Джерело ілюстрації: www://astrobio.net

Переважаючими, з-поміж знахідок, є бактеріальні ґеноми – 94%, що, в принципі, є типовим для екстремальних екосистем. Однак, науковці виявили лише дві унікальні нуклеотидні послідовності (частини ланцюгів ДНК або РНК – авт.), які належать Археям… Власне Археї є найбільш розповсюдженими і типовими екстремофілами, які заселяють окропи ґейзерів, кислотні, розсолові, асфальтові та нафтові озера, глибоководні гарячі та холодні джерела, льодовики та інші непривітні середовища. Тому таке низьке розмаїття Археїв у акреціях озера Восток є дуже дивним… Проте, що ще більше здивувало вчених і збурило усю світову наукову спільноту – це 6% унікальних нуклеотидних послідовностей, які належать Евкаріотам – високо організованим істотам, у яких дуже серйозні вимоги до умов середовища…

Депозитарій льодових кернів з озера Восток в Літлтоні, США. Джерело ілюстрації: http://www.livescience.com

В загальному, вченим вдалося встановити понад 150 унікальних нуклеотидних послідовностей властивим багатоклітинним Евкаріотам, переважаюча більшість з яких – це гриби. Одначе, у сиквенсах знайдені також сліди морських анемон, коловерток, кільчастих хробаків, тихоходів, ракоподібних, молюсків і навіть риб! Окрім ґенетичних слідів тварин, у льоді виявлено також сліди різних водоростей: діатомових, жовто-зелених, зелених та червоних; і навіть присутність вищих рослин!

Якщо тварини можуть існувати у середовищі, де відсутнє світло, наприклад, глибоководдя океану, то водорості і рослини – ні. Саме ці нюанси насторожили світову наукову спільноту, заставивши говорити про можливе забруднення зразків ґенетичним матеріалом при транспортуванні чи підчас буріння. І хоча, автори дослідження детально описали процес дезактивації можливих сторонніх ДНК і РНК, сумніви у достовірності отриманих результатів уже посіяні. Особливо у світлі того, що проаналізовані зразки льоду, отримані з російської антарктичної станції Восток на початку 1990-х, де, під час буріння льодовика, у свердловину додавали гас [керосин]. Багато науковців гадають, що стороння ДНК потрапила у льодові керни саме із гасу, забруднивши зразки. Справа в тому, що на межі 1980-1990-тих років виявлення слідів живих орґанізмів за допомогою сиквенсу ДНК чи РНК не практикувалось і навіть не передбачалось, а подібний аналіз у ті часи був надзвичайно дорогим, трудоємним і довготривалим, тому забрудненням зразків сторонньою ДНК ніхто не переймався… Відповідно, декотрі із слідів живих істот можуть і не належати до екосистеми озера Восток…

Російська антарктична станція "Восток". Джерело ілюстрації: http://www.panoramio.com

Проте, автори дослідження захищають свої результати, щоправда, не виключаючи можливості зовнішнього забруднення. Для мінімізації забруднення, вони змили верхні шари льоду за допомогою гіпохлориду натрію (хлорки – авт.), який цілковито руйнує ґенетичний матеріал, а для аналізу використовували лише фільтрати із внутрішніх шарів кернів.

Наявність слідів рослин, водоростей та ціанобактерій – орґанізмів, що залежні від наявності світла, вчені пояснюють потраплянням у часи, коли Антарктида не була скована льодом – 35 мільйоноліть тому назад. Тоді, озеро Восток було затокою Південного океану, а на його берегах зростали антарктичні ліси. Замерзання розпочалось 15 мільйоноліть тому назад, в час Антариктичного зледеніння, – ліси вимерли, а їх орґанічні сліди потрапили в затоку. Подальше падіння рівня океану відмежувало Восток від океану, перетворивши його в озеро, а частки ґенетичного матеріалу вмерзли у лід. Таким чином, екосистема озера, яка ґрунтувалась на фотосинтезі поступово перебудувалась на базу хемосинтезу, на кшталт глибоководних холодних метанових джерел та гарячих чорних паліїв.

Наявність різних типів джерел енергії для існування екосистеми озера Восток, випливає із різноманіття послідовностей виявленого ґенетичного матеріалу. Зокрема, вчені встановили присутність неймовірного розмаїття екологічних груп живих орґанізмів: від холодолюбних криофілів та психротолерантів – мешканців льодовиків та холодних озер, до теплолюбних термофілів, що живуть в окропах ґейзерів. Окрім них, широкий екологічний спектр видів, відмінних за ставленням до солоності: прісноводні, солонуватоводні і типово морські. Найімовірніше, в озері Восток існує ґрадієнт солоності, який зростає до його дна, де напевно, сконцентрована важка ропа зі своїм комплексом орґанізмів, а у верхніх шарах вода – прісна. Також, наявність облігатних термофілів може свідчити про наявність гідротермальних джерел, які витікають із ґеологіних розколів, живлячи місцеву екосистему.

Зрештою, якою б не була гострою дискусія про те, чи виявлені ґенетичні сліди живих істот походять із озера Восток, а чи занесені випадково при відборі проб, зрозуміло одне, – для спростування чи підтвердження результатів, необхідними є нові дослідження. І у випадку підтвердження – перегляд наших уявлень про життя як явище, адже воно повсюдне, мінливе і дуже пластичне до умов існування.

admin Written by:

5 Comments

  1. Михайло
    Вересень 9, 2013
    Reply

    Хіба може генетичний матеріал зберігатися мільйони років, навіть у кризі, і в якому вигляді?

    • Вересень 9, 2013
      Reply

      Пане Михайле, виявляється, що ДНК не тільки зберігається у кризі, а й не повністю деґрадує при скам’янінні – її виявили у кістках, наприклад, динозаврів… Звичайно, за таких умов ДНК не є повноцінною, але цілком придатною для аналізу.

  2. Михайло
    Вересень 10, 2013
    Reply

    Про динозаврів я знаю, але думав, що вона також зберігається у вигляді відбитків чи скамянілостей, де органічні молекули замінені мінеральними речовинами, як це відбувається з речовиною кісток. Чи може зберігатися так довго саме жива органічна молекула ДНК, усі ці гени, ліпіди та ін.? Адже те, що згадано вище, підводить саме до такого висновку. Адже все це органічні речовини, вони повинні розпадатися, гнити і т.п., крім звичайно випадків, сприятливих для тафономії.

  3. Михайло
    Вересень 12, 2013
    Reply

    Ось у продовження цієї теми про нетривалість збереження ДНК: http://www.1rre.ru/news/doc/71019/

    • Вересень 14, 2013
      Reply

      Пане Михайле, ця стаття констатує відомий факт – ДНК деґрадує з часом. Тим паче мова у ній йде про вік понад 65 мільйонів років! Однак, сліди ДНК залишаються навіть у скам’янілих рештках динозаврів і вони піддаються аналізу. А стосовно озера Восток, то вік акрецій до 35 млн. років і ДНК збереглась в льоді. Звичайно, що вона неповноцінна, але важливий сам факт – її можна проаналізувати і встановити види, яким вона належала!

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

7 + = 9