Кровавый водопад Антарктиды скрывает древний мир микроорганизмов из исчезнувшего океана
На протяжении более ста лет Кровавый водопад в Антарктиде остаётся одним из самых необычных мест на Земле. Среди белоснежного ландшафта ледника Тейлора ярко-красный поток вытекает изо льда и окрашивает поверхность озера Бонни в зловещий багровый цвет.
Теперь учёные выяснили, что за этим необычным природным явлением скрывается не только древний резервуар солёной воды, но и уникальная экосистема, которая может быть прямым потомком морского сообщества, изолированного от остального мира на протяжении миллионов лет.
Новое исследование под руководством микробиолога Анджелы Зумплис из Калифорнийского университета в Сан-Диего показало, что под ледником Тейлора может существовать сообщество микроорганизмов, сохранившее признаки древней морской среды, существовавшей ещё до формирования современной ледяной оболочки Антарктиды.
Кровавый водопад впервые привлёк внимание учёных в 1911 году, когда британско-австралийский геолог Томас Гриффит Тейлор обнаружил необычный красный поток во время экспедиции в Антарктиду.
Первоначально исследователи предполагали, что красный цвет вызывают водоросли, подобно розовому снегу, который иногда встречается в полярных регионах. Однако позже выяснилось, что причина гораздо необычнее.
Красный оттенок появляется из-за железа, растворённого в древней сверхсолёной воде, заключённой под ледником. Когда этот рассол выходит на поверхность и сталкивается с кислородом воздуха, железо быстро окисляется, превращаясь в соединения ржавчины, которые и придают потоку характерный кроваво-красный цвет.
Этот древний резервуар сформировался после того, как морская вода оказалась захвачена наступающим ледником. По оценкам исследователей, она оставалась изолированной подо льдом как минимум 1,5 миллиона лет.
Благодаря высокой концентрации солей вода внутри резервуара не замёрзла полностью. Растворённые соли значительно снижают температуру замерзания, позволяя небольшим объёмам жидкой воды сохраняться даже в условиях экстремального холода.
Ранее учёные уже знали, что в районе Кровавого водопада обитают бактерии и археи — простейшие одноклеточные организмы, которых объединяют в группу прокариот. Однако значительно меньше внимания уделялось эукариотическим микроорганизмам — организмам с клеточным ядром и более сложным внутренним строением.
К этой группе относятся различные одноклеточные организмы, включая амёб, микроскопические водоросли и другие формы жизни. Особый интерес для исследователей представляют диатомовые водоросли — организмы, которые обычно встречаются в морской и пресной воде и могут сохранять информацию о древних условиях окружающей среды.
Чтобы выяснить, какие организмы действительно продолжают жить в системе Кровавого водопада, исследователи собрали 167 образцов из разных участков региона Сухих долин Мак-Мердо, включая сам красный поток, лёд, осадки, грязь и окружающие морские среды.
Учёные изучили не только ДНК, но и экологическую РНК. Такой подход позволил определить, какие организмы активно функционируют в настоящее время, а какие представлены лишь остатками генетического материала давно погибших существ.
Результаты показали, что под ледником существует не случайный набор микроорганизмов, занесённых ветром или водой, а отдельное устойчивое сообщество эукариотической жизни.
Многие обнаруженные организмы относятся к группам, которые обычно связаны с морской средой, включая диатомовые водоросли, динофлагелляты, гаптофиты и инфузории.
Особенно важным оказалось то, что их РНК свидетельствует об активной жизнедеятельности. Это означает, что микроорганизмы не просто сохранились в виде древних генетических следов, а продолжают существовать и обмениваться веществами внутри подледного резервуара.
Учёные также проверили возможность того, что эти морские организмы могли недавно попасть в район Кровавого водопада с побережья Антарктиды. Однако результаты показали обратное.
Морские микроорганизмы были сконцентрированы именно вокруг древнего рассола под ледником, а многие из них генетически отличались от современных морских родственников. Эти различия соответствуют длительной изоляции и постепенной эволюции в необычной среде.
Исследователи предполагают, что эта экосистема является потомком древнего морского сообщества, которое оказалось заперто под ледником в период, когда Антарктида постепенно превращалась из более тёплого континента в современную ледяную пустыню.
Каким именно образом эти организмы пережили миллионы лет изменения климата, пока остаётся неизвестным. Однако учёные считают, что ключевую роль сыграл сверхсолёный рассол, который обеспечивал постоянное наличие жидкой воды и создавал относительно стабильное убежище.
Некоторые микроорганизмы также могли выживать благодаря способности переходить в состояние покоя, при котором они практически прекращают активность, а затем возвращаются к жизни при улучшении условий.
Если выводы исследования подтвердятся, Кровавый водопад станет одним из редчайших мест на Земле, где учёные могут изучать не только окаменелости или химические следы древних экосистем, но и живых потомков организмов, существовавших в далёком прошлом.
По мнению исследователей, такие реликтовые экосистемы помогают понять, как жизнь адаптируется к экстремальным изменениям окружающей среды, и дают важную информацию о будущем полярных регионов в условиях изменения климата.
«Рассматривая этот район как уникальное убежище древних эволюционных линий, исследование создаёт основу для дальнейшего изучения того, как сохранившиеся экосистемы помогают понять прошлые изменения окружающей среды и будущую уязвимость полярных регионов», — отмечают авторы работы.
Исследование в журнале Nature Geoscience.