Лише 6 кілометрів (близько 4 миль) солоної води відділяють поверхню океану від його найглибших безодень, відомих як гада́льна зона. Але наскільки нам відомо про життя в її холодній темряві, можна сказати, що це майже інший світ.
Життя, яке процвітає там, теж виглядає майже інопланетним. Нове дослідження виявило безліч раніше невідомих мікроорганізмів із глибоководних районів дна океану, включаючи Маріанську западину. Аналіз їхніх унікальних методів виживання може надати біологам цілу нову базу ресурсів для використання – від медицини до еволюційних досліджень.
Гадальну зону прийнято вважати починаючи з глибини 6 кілометрів (3,7 милі), і вона тягнеться аж до 11 кілометрів (6,8 милі). Ця нижня межа еквівалентна висоті майже 30 хмарочосів Empire State Building або приблизно однієї з чвертю висоти Евересту. Це дуже глибоко. Дослідники з різних установ Китаю здійснили 33 занурення в гадальну зону на пілотованому батискафі, збираючи зразки осаду та морської води. Подальший аналіз виявив 7 564 види мікроорганізмів, з яких майже 90% були новими для науки.
Складні умови та несподіване біорізноманіття
«Наша робота зосереджена на давній цілі мікробної екології: поясненні того, як довкілля формує мікробні спільноти, особливо в екстремальних умовах», – пишуть автори дослідження у своїй статті. Жити в гадальній зоні зовсім нелегко. Температури майже досягають точки замерзання, водяний тиск величезний, а поживних речовин майже немає. Попри це, виявлене різноманіття мікроорганізмів стало несподіванкою. Дослідники з’ясували, що мікроби застосовують дві основні стратегії виживання.
- Перша група – мікроорганізми з меншими, простішими геномами, які розвинули ефективні механізми виживання. Вони мають ферменти, що допомагають їм протистояти екстремальним умовам.
- Друга група – мікроби з більшими геномами, що робить їх менш ефективними, але більш гнучкими. Вони здатні адаптуватися до різних умов і використовувати ширший спектр ресурсів для харчування.
Унікальні мікробні екосистеми
«Надзвичайно висока новизна, різноманітність і неоднорідність були виявлені в гадальній мікробіомі, особливо серед прокаріотів і вірусів, які зазнають впливу як екстремальних умов, так і складного рельєфу гадальної зони», – зазначають автори дослідження. Кожна точка збору зразків мала унікальну мікробну спільноту, з мінімальним перекриттям між локаціями. На більших глибинах мікроби, схоже, більше покладаються на співпрацю. Вони діляться поживними речовинами та демонструють поведінку, що приносить користь всій спільноті, наприклад, утворюють захисні біоплівки.
Нові можливості для науки
Результати дослідження були відкриті для інших науковців у рамках проєкту Mariana Trench Environment and Ecology Research (MEER), який допомагає розширити розуміння життя в екстремальних умовах та відкриває нові перспективи в біотехнологіях.
«Наші висновки свідчать про те, що фактори навколишнього середовища сприяють високій таксономічній новизні гадальної зони, що допомагає краще зрозуміти екологічні механізми, які керують мікробними екосистемами в таких екстремальних океанічних умовах», – підсумовують автори дослідження. Дослідження опубліковане в журналі Cell.