Инопланетяне на Земле? Экспедиция в Марианскую впадину нашла процветающий мир новых форм жизни

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Флора и фауна

Что творится на самом дне океана, в кромешной тьме и под колоссальным давлением? До недавнего времени мы знали об этом крайне мало. Но благодаря достижениям науки и техники, в частности, глубоководному аппарату «Фэньдоучжэ», перед нами открывается захватывающий мир, полный неожиданных открытий. Недавно масштабное исследование, проведенное Шанхайским университетом транспорта и международной командой ученых, приоткрыло завесу тайны над микробной жизнью в гадальных зонах — океанических глубинах, превышающих 6000 метров. Результаты оказались ошеломляющими: почти 90% обнаруженных микробных видов оказались совершенно новыми для науки.

Крайности, которые поражают: как выжить там, где, казалось бы, это невозможно?

Гадальные зоны — это не просто глубокие места. Это мир экстремальных условий. Представьте себе давление, сравнимое с весом 50 слонов, стоящих на площади размером с вашу ладонь. Постоянный холод, лишь немногим выше нуля градусов Цельсия. И, наконец, практически полное отсутствие питательных веществ. Как в таких условиях может существовать жизнь?

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Долгое время считалось, что разнообразие живых организмов на таких глубинах должно быть крайне ограниченным. Однако новые исследования показывают обратное. Оказывается, жизнь не только существует, но и процветает, поражая своим разнообразием и изобретательностью.

«Фэньдоучжэ»: Ключ к разгадке океанических глубин

Раньше изучение гадальных зон было крайне затруднительным. Лишь единицы пилотируемых аппаратов могли достичь самых глубоких точек океана. Но появление «Фэньдоучжэ» изменило ситуацию. Этот аппарат, способный находиться на дне до шести часов и собирать до 220 кг образцов, стал настоящей революцией в глубоководных исследованиях. Благодаря ему ученые смогли впервые провести систематическое изучение микробной и макрофауны Марианской впадины и других гадальных зон.

Таким образом, хадальские впадины являются конечной точкой субдукции плит, связывают поверхностный океан и глубины Земли и играют незаменимую роль в глобальных процессах с уникальными экосистемами и экстремальными жизненными процессами. MEER дополняет представление о глобальных океанических экосистемах данными из верхнего слоя океана. Кроме того, необычайно высокая новизна и разнообразие хадальных микроорганизмов указывают на ресурсный потенциал новых генов, структур и функций, которые могут стать альтернативным выбором для смягчения текущего истощения наземных биологических ресурсов, происходящего в последние десятилетия. Проект MEER обеспечивает всесторонний доступ к хадальным данным для научного сообщества. Доступ к этим наборам данных осуществляется через онлайн-портал и научные репозитории. На онлайн-портале данные разделены на две категории: одна посвящена микроорганизмам MEER (https://www.biosino.org/mash/meer), другая — хадальным амфиподам (https://db.cngb.org/search/project/CNP0003471) и рыбам (база данных NCBI BioProject с номером доступа PRJNA1138967).
Автор: Xiao, Xiang et al. Cell, Volume 188, Issue 5, 1175 Источник: www.cell.com
Мир, о котором мы не знали: Открытие новых микроорганизмов

Изучение собранных образцов привело к потрясающим открытиям. Метагеномный анализ выявил тысячи микробных видов, подавляющее большинство которых ранее не были известны науке. Это не просто новые виды, это целый новый мир, со своими собственными правилами и стратегиями выживания.

Исследователи обнаружили, что в гадальных зонах действуют особые механизмы адаптации. Некоторые микроорганизмы придерживаются «оптимизированной» стратегии, максимально упрощая свою структуру и обмен веществ. Другие, наоборот, развивают универсальность, приобретая способность выживать в широком диапазоне условий. И, что самое главное, эти стратегии адаптации оказались более важными для формирования микробных сообществ, чем случайные мутации.

(A) Места отбора проб в хадаловых зонах с помощью обитаемого транспортного средства (HOV) «Фендуже» в данном исследовании, включая Филиппинскую котловину (PB), впадину Яп (YT) и Марианскую впадину (MT), а также дно (Bt), северный склон (NS) и южный склон (SS) в Марианской впадине. (B) Сравнительный анализ между репрезентативными геномами (SRG) видового уровня из набора данных MEER и геномами видового уровня из Базы данных микробиомики океана (OMD), типичных глубоководных и хадальных осадков. База данных OMD включала изолированный эталонный геном (ISO) из Global Ocean Reference Genomes (GORG), одноклеточный амплифицированный геном (SAG) из MAR Database (MARD), а также метагеномы морской воды из абиссопелагического слоя (ABY, 4 500-6 000 м), батипелагического слоя (BAT, 1 000-4 500 м), мезопелагического слоя (MES, 200-1 000 м) и эпипелагического слоя (EPI, 0-200 м). Диаграммы в виде пончиков иллюстрируют распределение образцов по местам обитания в каждом биотопе. Гистограммы показывают распределение SRG, обнаруженных MEER в эталонных местообитаниях. (C) Таксономическая новизна набора данных MEER по сравнению с базой данных таксономии генома (GTDB, выпуск 220). Светлые полосы, расширяющиеся влево, указывают на самый тонкий таксономический уровень, к которому могут быть отнесены SRG или варианты последовательности ампликонов гена 16S рРНК (ASVs). Сплошные полосы, простирающиеся вправо, обозначают таксоны, о которых не сообщается на каждом таксономическом уровне. (D) De novo филогенетическое дерево SRGs, выделенное цветом по 10 наиболее многочисленным филам в наборе данных MEER. Фиолетовые фигуры указывают на размещение трех бактериальных SRG, которые не могут быть отнесены к известным филам согласно GTDB, а поддеревья показывают их соседние клады и значения относительной эволюционной дивергенции (RED). Обратите внимание, что деревья бактерий и архей были объединены для визуализации, но не были укоренены вместе. (E) Распределение новизны среди SRG и ASVs генов 16S рРНК в 10 наиболее распространенных филах. Столбчатые гистограммы представляют число неизвестных и известных SRG или ASV, а оранжевые линии и точки указывают на процент новизны.
Автор: Xiao, Xiang et al. Cell, Volume 188, Issue 5, 1363 Источник: www.cell.com
Не только микробы: Кто еще населяет бездну?

Но жизнь в гадальных зонах не ограничивается одними лишь микроорганизмами. Исследователи также обнаружили два интересных вида макрофауны: гадальных амфипод и гадальных морских слизней. Эти животные демонстрируют удивительные способности к адаптации к экстремальным условиям. Например, гадальные амфиподы способны перемещаться между различными впадинами, а гадальные морские слизни, похоже, смогли проникнуть в гадальную зону из глубин океана.

Интересно, что и микроорганизмы, и макрофауна используют схожие механизмы адаптации, такие как усиленные механизмы антиоксидации и накопление совместимых растворителей внутри клеток. Это говорит о том, что существуют универсальные физиологические ответы на сверхвысокое давление, общие для всех живых организмов, обитающих в гадальных зонах.

(A-D) (A) микробная новизна на основе SRG (данные представлены как среднее +- SD), (B) разнообразие (данные представлены как среднее +- SD), (C) состав и (D) движущие силы в Марианской впадине (MT), а также на дне (Bt), северном склоне (NS) и южном склоне (SS) в пределах MT по глубине осадка. Движущие силы включали гетерогенный отбор (HeS), гомогенный отбор (HoS), ограничение рассеивания (DL), гомогенизирующее рассеивание (HD) и дрейф (DR). (E) Микробные сети на основе SRG в МТ. (F) Изменения в относительной важности движущих сил для 10 наиболее обильных фил в МТ вдоль градиента глубины осадка.
Автор: Xiao, Xiang et al. Cell, Volume 188, Issue 5, 1363 Источник: www.cell.com
Новые горизонты: Что дальше?

Результаты исследований, проведенных в Марианской впадине, открывают новые перспективы для изучения глубоководной жизни. Ученые получили огромный объем данных, которые могут быть использованы для разработки новых биотехнологий и решения экологических проблем. В частности, изучение механизмов адаптации микроорганизмов к экстремальным условиям может привести к созданию новых материалов и процессов, устойчивых к высокому давлению, низким температурам и другим экстремальным факторам.

Самое главное, это исследование подтверждает, что экологический отбор, а не случайные мутации, играет ключевую роль в формировании микробных сообществ в глубоком океане. Это означает, что жизнь в гадальных зонах подчиняется своим собственным законам, которые отличаются от законов, действующих в более мелководных средах.

Полученные данные находятся в открытом доступе, что позволяет ученым всего мира продолжить изучение гадальных зон и раскрыть все секреты этого удивительного и малоизученного мира. Кто знает, какие еще открытия ждут нас в глубинах океана? Возможно, именно там кроются ответы на вопросы о происхождении жизни на Земле и о возможности существования жизни в других экстремальных средах Вселенной.

1 комментарий

Z
Вот где крутяк, а то Луну им подавай или Марс…

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Tiandirenhe TD27 — густой сок — обзор динамических внутриканальных наушников

Компания Tiandirenhe довольно известная в узких кругах, но мало встречающаяся на просторах Рунета. У них хорошая номенклатура как внутриканальных наушников, так и вкладышей, а также они славятся...

Рыжий – это диагноз? Ученые нашли ген, который «сводит с ума» кошачью ДНК ради огненного цвета

Кто из нас не умилялся очаровательным рыжим котикам? Эти солнечные создания, кажется, несут с собой частичку тепла и уюта. Но задумывались ли вы когда-нибудь, почему одни кошки щеголяют...

Уход с iPhone после 10 лет использования: почему я выбрала смартфон Android и не жалею

Десять лет — немалый срок, особенно в мире технологий, где циклы обновления измеряются месяцами. Все эти годы я существовала преимущественно в рамках экосистемы Apple. iPhone, начиная с...

Как избавиться от крота на участке: 8 простых и эффективных способов

Представьте: вы выходите ранним утром на дачу, чашка кофе в одной руке, мечты о бархатном зелёном газоне — в голове. Но вместо безупречного травяного ковра вас встречают аккуратные...

Все, что нужно знать о смартфонах линейки HUAWEI Pura 80, согласно слухам, до даты официальной презентации

В превью собрал слухи, на которые натыкался, по поводу флагманской линейки смартфонов HUAWEI Pura 80. Чем ближе к дате анонса, тем слухи становятся правдой. Возможно, не все из них будут...

Водный лабиринт планеты: как устроена и чем «живёт» крупнейшая речная дельта

Дельта Ганга, раскинувшаяся на границе Индии и Бангладеш, — это не просто географический феномен. Это гигантская экосистема, где переплетаются реки, люди, религия и природа. Ее масштабы...