У найменш дослідженій зоні Землі виявлено невідомі форми життя

Глибокі ґрунти, життєво важливі для існування, приховують активний новий мікробний тип — CSP1-3. Ці мікроорганізми можуть стати ключем до інновацій у сфері очищення води та екологічних рішень.

Вчені виявили новий тип мікроорганізмів у критичній зоні Землі — глибоких шарах ґрунту, що допомагають очищати підземні води. Коли вода просочується крізь цю зону, мікроби розщеплюють залишки забруднювачів, покращуючи якість води. Критична зона також відіграє вирішальну роль у формуванні ґрунту, кругообігу поживних речовин і регулюванні водних потоків — ключових процесах для виробництва їжі та здоров’я екосистем. Оскільки мікроорганізми є основою життя на Землі, розуміння цієї нововідкритої групи може посилити зусилля зі збереження природи та допомогти боротися зі зміною клімату.

Леонардо да Вінчі колись сказав: «Ми більше знаємо про рух небесних тіл, ніж про ґрунт під ногами».

Джеймс Тідже, всесвітньо відомий мікробіолог із Університету штату Мічиган, погоджується з цим твердженням, але прагне змінити ситуацію через свої дослідження критичної зони — частини «живої оболонки» Землі.

«Критична зона простягається від верхівок дерев до глибини ґрунту аж до 200 метрів», — каже Тідже. «Вона підтримує більшість життя на планеті, регулюючи життєво важливі процеси — формування ґрунту, водний та поживний обміни, що мають вирішальне значення для виробництва їжі, якості води та здоров’я екосистем. Попри свою важливість, глибока критична зона досі залишається майже недослідженою територією».

Що вчені знайшли в глибоких шарах критичної зони

Тідже, заслужений професор мікробіології, генетики та імунології, а також наук про рослини, ґрунт і мікроорганізми, відкрив у цьому недослідженому мікробному світі абсолютно новий тип мікроорганізмів — CSP1-3. Цей новий тип було виявлено в ґрунтових зразках з Айови та Китаю на глибинах до 21 метра. Саме ці два регіони було обрано завдяки глибоким і схожим за структурою ґрунтам — щоб перевірити, чи ці мікроорганізми зустрічаються ширше, ніж в одному місці.

Команда Тідже видобула ДНК із глибоких ґрунтів і встановила, що предки CSP1-3 жили у водному середовищі — гарячих джерелах та прісній воді — мільйони років тому. Вони пережили щонайменше один великий перехід середовища проживання, заселивши спочатку поверхневий, а згодом і глибокий ґрунт.

Також було встановлено, що ці мікроби активні. «Більшість людей подумали б, що вони у стані спокою або спор», — пояснює Тідже. «Але один із ключових наших висновків на основі ДНК — ці мікроорганізми справді активні й повільно ростуть».

Він був здивований ще й тим, що ці мікроби не є рідкісними, а домінують у спільноті — в деяких випадках вони складали понад 50% усієї мікробної маси, що ніколи не буває на поверхні ґрунту.

«Гадаю, це сталося тому, що глибокий ґрунт — це зовсім інше середовище, і ці організми еволюціонували протягом тривалого часу, щоб адаптуватися до нього», — зазначив Тідже.

Як мікроби очищують воду

Ґрунт — найбільший природний фільтр води на планеті. Коли вода проходить через ґрунт, вона очищується завдяки фізичним, хімічним і біологічним процесам. Поверхневий шар, де ростуть корені рослин, — це лише невеликий об’єм ґрунту, крізь який вода проходить швидко. Але глибокий шар має значно більший об’єм — саме там і діє CSP1-3. Вони живляться вуглецем і азотом, що змиваються з верхнього шару, і завершують процес очищення.

«CSP1-3 — це прибиральники, які очищують усе, що пройшло крізь поверхневий ґрунт», — каже Тідже. «У них є своя робота».

Що далі?

Наступний крок — спробувати виростити ці мікроорганізми в лабораторії. Якщо це вдасться, вчені зможуть краще зрозуміти їхню унікальну фізіологію, яка робить їх успішними у глибоких ґрунтових умовах. Це непросто — більшість мікроорганізмів не культивується, оскільки дуже важко відтворити природні умови їхнього існування.

Наприклад, оскільки предки CSP1-3 жили в гарячих джерелах, лабораторія Тідже пробує вирощувати їх при високих температурах — один зі способів тестування умов на основі їхнього геному. Але якщо хтось і здатен це зробити — то це саме Тідже, адже він також відкрив мікроби, здатні розкладати хлоровані сполуки.

«Фізіологія CSP1-3, зумовлена їхньою біохімією, відрізняється, тому там можуть бути цінні гени для інших потреб», — сказав він. «Наприклад, ми не знаємо, як добре вони можуть розкладати стійкі забруднювачі. Але якщо ми це з’ясуємо — зможемо допомогти вирішити одну з найгостріших екологічних проблем Землі».