Древние микроорганизмы Антарктиды показали насколько долго жизнь может сохраняться во льду

В сухих долинах Трансантарктических гор находится лёд, который сохраняется ещё со времён, когда рода Homo не существовало. Исследователи из Университета Ратгерса во главе с биогеохимиком Кеем Д. Байдлом изучили образцы такого льда и обнаружили микроорганизмы, способные вновь проявлять метаболическую активность после периода покоя продолжительностью от 100 тысяч до восьми миллионов лет.

Учёные работали с образцами льда из двух районов Антарктиды — верхней части долины Бикон и долины Маллинс. Самому молодому образцу было не менее 100 тысяч лет, а возраст самого древнего льда из долины Бикон оценили примерно в восемь миллионов лет. На сегодняшний день это один из самых древних известных образцов льда на Земле.

Чтобы проверить состояние микроорганизмов, исследователи добавляли в образцы меченные радиоизотопами питательные вещества и помещали их в обогащённую питательными веществами талую воду. Некоторые микроорганизмы начинали метаболическую активность, однако с увеличением возраста льда жизнеспособность сообщества резко снижалась.

Анализ пяти образцов разного возраста позволил оценить скорость разрушения генетического материала. Средний размер фрагментов ДНК уменьшался экспоненциально, а период полураспада ДНК оценили примерно в 1,1 миллиона лет. После этого срока генетический материал становится настолько фрагментированным, что бактерия может сохранять отдельные химические процессы, но уже не способна существовать как полноценный живой организм.

Этот результат важен не только для изучения древних микроорганизмов. Он позволяет оценить возможный временной предел для гипотез о переносе жизни между небесными телами. Если бактерии или споры действительно способны путешествовать внутри комет или фрагментов планет, выбитых мощными столкновениями, они должны достигнуть нового мира до того, как повреждение ДНК сделает их нежизнеспособными. Полученные данные указывают, что такие путешествия вряд ли могут продолжаться значительно дольше нескольких миллионов лет.

Именно здесь исследование соприкасается с гипотезой панспермии — предположением, согласно которому жизнь могла распространяться между планетами и другими небесными телами. Сам термин происходит от греческих слов pan — «всё» и sperma — «семя». Ещё в V веке до нашей эры древнегреческий философ Анаксагор предполагал, что своеобразные «семена жизни» могут быть рассеяны по Вселенной.

Современную научную формулировку этой идеи связывают со шведским химиком Сванте Аррениусом, лауреатом Нобелевской премии по химии 1903 года. В 1907 году он опубликовал работу Panspermy: The Transmission of Life from Star to Star, в которой предположил, что устойчивые бактериальные споры способны покидать атмосферу планеты под воздействием давления солнечного излучения и переноситься от одной звезды к другой.

Ещё до Аррениуса похожие идеи высказывал британский физик Уильям Томсон, более известный как лорд Кельвин. В 1871 году он предположил, что жизнь могла попасть на Землю вместе с фрагментами других миров. Немецкий химик Герман фон Гельмгольц также рассматривал возможность внеземного происхождения органических веществ.

Одним из наиболее известных современных аргументов в пользу подобных сценариев стала история марсианского метеорита ALH84001. 6 августа 1996 года НАСА объявило о возможных свидетельствах существования древней микроскопической жизни на Марсе. Метеорит массой немного менее двух килограммов был найден в Антарктиде в районе Аллан-Хиллз в 1984 году.

В исследовании, опубликованном в журнале Science в 1996 году, Дэвид Маккей и его коллеги обнаружили в метеорите карбонатные образования, связанные с органическими соединениями, крошечные кристаллы железосодержащих минералов, напоминающие структуры, создаваемые некоторыми земными бактериями, а также вытянутые образования, которые интерпретировали как возможные микрофоссилии. Возраст самого метеорита составляет около четырёх миллиардов лет. Считается, что он был выбит с поверхности Марса примерно 16 миллионов лет назад, а на Землю попал около 13 тысяч лет назад.

Однако последующие исследования поставили биологическую интерпретацию под сомнение. В январе 1998 года исследователи из Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета опубликовали в Science анализ, согласно которому значительная часть обнаруженных структур могла возникнуть в результате небиологических процессов и загрязнения земным веществом.

Другой часто упоминаемый пример связан с необычными красными дождями в индийском штате Керала. Между июлем и сентябрём 2001 года там несколько раз выпадали осадки, окрашенные в красный цвет. По оценкам исследователей, вместе с дождём на поверхность выпало около 50 тысяч килограммов красных частиц, а их концентрация в дождевой воде достигала примерно девяти миллионов клеток на миллилитр.

Физик Годфри Луис из Университета Махатмы Ганди и его коллега Сантош Кумар исследовали эти частицы и обнаружили клеткоподобные структуры, в которых не удалось выявить ДНК. В опубликованной в 2006 году работе они предположили, что частицы могли образоваться в результате разрушения кометы в атмосфере.

Эта гипотеза получила широкое внимание, однако последующие исследования предложили гораздо более земное объяснение. В 2015 году было опубликовано исследование, согласно которому красные частицы представляли собой споры широко распространённой наземной водоросли Trentepohlia, которая растёт на деревьях, камнях и других поверхностях в этом регионе. Сегодня научное сообщество в основном считает именно это объяснение наиболее вероятным.

Исследование антарктического льда не доказывает панспермию. Оно показывает другое: микроорганизмы способны сохраняться в состоянии глубокого покоя в течение геологических периодов, однако сохранность их генетического материала имеет измеримый предел. Если когда-нибудь будет доказано, что земная жизнь действительно прибыла из космоса, подобные оценки помогут определить, какие межпланетные путешествия могли быть биологически возможными, а какие — нет.

На сегодняшний день большинство учёных считает более вероятным сценарий, при котором жизнь возникла на Земле в результате процессов пребиотической химической эволюции. Панспермия остаётся альтернативной гипотезой, для которой пока не получено убедительных доказательств.