Замороженная жизнь
Американские и российские ученые надеются найти в глубоких слоях льда Антарктиды доказательства того, что грибы, бактерии и даже диатомовые водоросли могут выживать на замороженных небесных телах Солнечной системы. «Мы можем предположить, что предыдущие столкновения астероидов с Землей выбрасывали в космос почву, горные породы и морскую воду, содержащую земные микроорганизмы, и что таким образом они могли достичь других частей Солнечной системы», - объясняет Ричард Гувер из Космического центра НАСА в Маршалле. Гувер - рентгеновский астроном, также всемирно известный своими работами над диатомовыми водорослями (диатомовыми водорослями), твердо убежденный в том, что микроорганизмы могут сохранять жизнеспособность во льду в течение длительных периодов времени. Он и его коллега С. С. Абызов из Российской академии наук исследовали пробы, взятые на станции Восток, что примерно в 1000 км от Южного полюса.
«Недавние исследования показывают, что экстремальные условия космической среды не исключают возможности существования микроорганизмов в анабиотических [спящих] состояниях в межпланетном пространстве», - пояснил Абызов.
Вера в существование жизни за пределами Земли укрепилась после того, как НАСА опубликовало новые изображения и данные крупнейшего спутника Юпитера, Европы. Новые результаты предполагают наличие слякоти и, возможно, жидкой воды вблизи поверхности. Это усиливает захватывающую возможность того, что в Европе может быть жизнь.
Недавние открытия на Земле показали, что жизнь может процветать или поддерживаться во «враждебных» условиях: от вулканических жерл глубоко в океанических впадинах через 400 000-летний лед до более чем пяти миллионов лет Сибирская вечная мерзлота.
1975 Абызов на станции Восток обнаружил бактерии, грибы, диатомовые водоросли и другие микроорганизмы, переносимые ветрами из низких широт в Антарктиду. Количество организмов, вмерзших в слои льда на разной глубине и, следовательно, разного возраста, изменяется при значительных изменениях климата Земли. Лед также служит капсулой времени, хранящей модели жизни на срок до 500 000 лет. Это дает возможность изучать, как менялся генетический материал на протяжении веков.
Абызов исследовал свои образцы с помощью сканирующего электронного микроскопа НАСА (ESEM), относительно нового прибора, используемого в Маршалле для анализа усталости и разрушения материалов. Первоначально он был разработан для изучения биологических образцов в их естественной среде без необходимости покрывать их золотом, чтобы сделать их видимыми. И это идеально для образцов, содержащихся во льду. Устройство также использует рентгеновскую сетку для анализа химического состава образца, что является важным шагом при принятии решения о том, следует ли считать объект органическим.
Широкий спектр форм жизни от грибов, водорослей и бактерий до диатомовых водорослей, обнаруженных учеными во льду, включал экземпляры с экзотическим внешним видом. «Мы обнаружили действительно странные вещи - вещи, которых никогда раньше не видели», - говорит Гувер. Объекты имеют образные имена, основанные на мимолетном сходстве. Гувер ожидает, что, как только они с Абызовым внимательно изучат иллюстрации, большинство из них попадет в уже известные категории микроорганизмов. «Мы исследуем новый мир, - говорит Гувер. «Пока у нас не будет больше опыта, мы сначала будем постоянно видеть совершенно новые вещи."
«Это будет долгая и сложная работа по идентификации и классификации всего, что находится во льду», - говорит Гувер. Тогда можно будет классифицировать такие организмы, как лоб клингона, морщинистый объект, напоминающий существо из «Звездного пути». На данный момент у некоторых объектов есть только прозвища, пока Гувер, Абызов и их коллеги не проанализировали захватывающие изображения и не идентифицировали микроскопических тварей из замороженного подземного мира.
Льду, содержащему эти находки, до 400 000 лет, в зависимости от глубины. Российские ученые из Санкт-Петербургского горного института разработали метод бурения, с помощью которого можно брать пробы из ледяных кернов, не загрязняя их. Они работают на станции Восток с 1974 года, извлекая материал с еще больших глубин.
Первые исследованные образцы взяты с глубины от 386 метров до 1249 метров, лед с глубины 3610 метров находится на пути с Востока в Российский институт микробиологии РАН в Москве. По словам Абызова, часть этого будет передана Маршаллу позже в этом году.
1996 существование озера было доказано сейсмологическими и другими приборами. Озеро Восток покрыто льдом толщиной 3710 метров и может существовать от 500 000 до миллиона лет. С момента этого открытия бурение велось медленными темпами, в то время как разрабатывались рабочие методы для поддержания чистоты озера. Это озеро никто раньше не видел и не брал пробу - самая глубокая проба взята с глубины 100 метров над поверхностью воды - и неизвестно, почему оно жидкое. Пока это научный курьез. alt="
Озеро имеет размеры 48 км на 224 км, что примерно равно размеру озера Онтарио, и имеет глубину 484 метра. Новые данные указывают на 50-метровый слой отложений на дне. Озеро Восток представляет собой хорошую модель условий на спутнике Европе.
Между тем, образцы льда из пластов над нетронутой поверхностью озера вызывают интерес научного мира. Еще в 1970-х годах Абызов обнаружил, а в некоторых случаях воскресил микроорганизмы, которые здравый смысл считал стерильными. Теперь открытие грязи и льда на спутнике Европе, высокая вероятность наличия воды на раннем Марсе и наличие нашей собственной луны заставляют ученых пересмотреть возможность существования жизни где-либо во Вселенной.
В образцах льда ученые обнаружили много атмосферной пыли и мусора и, возможно, немного космической пыли. «Есть некоторые частицы пыли с необычными спектрами, - говорит Гувер, - которые могут быть частицами космической пыли». ESEM может идентифицировать одну точку на образце и сканировать ее с помощью рентгеновских лучей, чтобы определить присутствующие элементы. Соотношение материалов, обнаруженных в некоторых частицах пыли, не соответствует соотношениям, которые ожидаются в земных пылинках.
Микки Маус и другие колонии мелких микробов имеют необычный вид. Это чешуйчатые белые объекты размером в один микрон, напоминающие ватные шарики. Гувер обнаружил, что «эти маленькие кокковидные тельца покрыты невероятно волокнистой структурой». Размер нитей составляет от 30 до 40 нанометров (что составляет примерно одну десятую длины волны видимого света).
«Мне трудно сказать, что это такое, - говорит Абызов, - но я склонен думать, что это биологическое». Гувер говорит: «Во льду есть всевозможные микроорганизмы, некоторые из которых уже идентифицированы как цианобактерии, бактерии, грибы, споры, пыльцевые зерна и диатомовые водоросли, но некоторые из них нельзя идентифицировать как нечто, что мы видели раньше». По мнению Гувера, многие организмы окажутся уже известными. Просто под ESEM они выглядят по-другому, потому что он показывает детали, которые не видны под другими микроскопами. Знакомые объекты - мелкие части губок и перьев, фрагменты диатомовых водорослей. Ученые также обнаружили несколько крупных цианобактерий с прикрепленными к ним нанобактериями.
«Что, очевидно, происходит, когда микроорганизмы замораживаются, так это то, что они останавливают метаболизм и переходят в анабиотическое состояние», - объясняет Гувер. Анабиотик означает живой, но неактивный - как временное безжизненное состояние. Российским ученым удалось оживить и культивировать бактерии, дрожжи, грибы и другие микробы, обнаруженные во льду.
«Одна из действительно захватывающих находок заключалась в том, что многие цианобактерии с глубины 1243 метра содержали много сурьмы», - говорит Гувер. Рентгеновский спектр показывает углерод, кислород, цинк, кремний, алюминий и калий, элементы, также обычно связанные с жизнью. Но он также показывает исключительно высокий уровень сурьмы, токсичного тяжелого металла.
Оператор ESEM Грегори Джерман показал, что содержание металлов меняется в зависимости от глубины. В одних слоях микроорганизмы содержали большое количество сурьмы, а в других преобладал цинк.
С более чем 150 изображениями ESEM и примерно таким же количеством спектров Гувер и Абызов отправятся в Лабораторию реактивного движения в Пасадене, Калифорния. Там Кен Нилсон попытается получить генетический материал от микроорганизмов.