Как микробы выживают 100 000 лет в вечной мерзлоте? Открытие в Сибири может переписать историю жизни
Что, если бы вы могли заснуть и проснуться через сто тысяч лет? Для нас это сюжет фантастического романа, но для некоторых микроскопических обитателей нашей планеты — это, похоже, суровая реальность. Недавнее исследование, проведённое в вечной мерзлоте Сибири, приоткрыло завесу тайны над поразительной способностью некоторых микроорганизмов выживать в условиях, которые иначе как вечностью и не назовёшь. И знаете что? Их секрет может рассказать нам кое-что важное о происхождении всей сложной жизни на Земле, включая нас с вами.
Ледяная тюрьма или колыбель?
Вечная мерзлота — это уникальная природная лаборатория. Представьте себе почву, которая оставалась замороженной со времён последнего ледникового периода, когда по планете ещё бродили мамонты. Для учёных это настоящая сокровищница, хранящая древние тайны. Команда исследователей под руководством Карен Ллойд отправилась на Чукотку не в поисках золота, а за кое-чем куда более ценным — живыми организмами из далёкого прошлого.
Пробурив 22-метровый керн, они добрались до слоёв морских отложений, замёрзших от 100 000 до 120 000 лет назад. Это не просто кусок льда и грязи. Внутри этой замороженной массы находятся микроскопические поры с незамерзающей жидкой водой — крошечные камеры-одиночки, где микробы оказались в ловушке. Никакой еды снаружи, никакого способа избавиться от отходов. Полная изоляция. Любой, кто там выжил, — настоящий мастер выживания.
Но тут возникает главная проблема: как отличить живого от мёртвого на микроуровне? Ведь даже после гибели клетки её ДНК ещё какое-то время сохраняется, как призрак в старом замке.
Детективная история на уровне ДНК
Чтобы отделить живых от мёртвых, учёные применили остроумный биохимический трюк. Сначала они извлекли все фрагменты ДНК из образца — и от живых, и от давно погибших микробов. Получился генетический «суп», из которого они попытались собрать целые геномы.
А вот дальше началось самое интересное. Исследователи добавили в этот «суп» специальный фермент, задача которого — чинить повреждённую ДНК. Представьте себе реставратора, которого пригласили осмотреть коллекцию древних манускриптов.
- Если манускрипт (ДНК) принадлежит давно почившему автору (мёртвой клетке), он будет полон ошибок, помарок и повреждений, накопленных за тысячи лет. Реставратору (ферменту) придётся хорошенько потрудиться, чтобы его восстановить.
- Но если автор (живая клетка) всё это время сам следил за своим творением, постоянно его подправляя и стирая пыль, то манускрипт будет в почти идеальном состоянии. Реставратору там делать просто нечего.
Именно это и произошло. Геномы большинства микробов после обработки ферментом стали гораздо «целее» — это были генетические призраки. Но шесть геномов практически не изменились. Это был неопровержимый знак: их хозяева были живы и сами активно «реставрировали» свою ДНК на протяжении всех этих ста тысяч лет.
Знакомьтесь, Асгард: наши самые выносливые родственники
Кем же оказались эти мастера выживания? К удивлению учёных, это были не какие-то экзотические экстремофилы, а представители группы архей под названием Promethearchaeota, более известных как асгард-археи.
Их назвали в честь Асгарда, обители богов из скандинавской мифологии, не просто так. Эти микробы считаются ближайшими из ныне живущих родственников всех эукариот. Эукариоты — это домен жизни, куда входим мы с вами, а также все животные, растения и грибы. Где-то там, в глубокой древности, одна из таких архей, по-видимому, положила начало эволюционной ветви, которая привела к появлению сложных клеток с ядром. Найти их живыми спустя 100 000 лет — это как встретить своего пра-пра-…-прадедушку, который всё это время спокойно жил в ледяной пещере.
Это открытие особенно важно в контексте гипотезы «Земля-снежок», когда наша планета была почти полностью покрыта льдом. Возможно, именно такие организмы, как асгард-археи, помогли сложной жизни пережить те суровые времена.
Секрет выживания: не спать, а медленно чинить
Самым большим сюрпризом стало то, что у этих долгожителей не нашлось каких-то уникальных «генов бессмертия». Наоборот, по словам Карен Ллойд, они оказались «самыми скучными асгардами в мире». Их генетический набор был практически таким же, как и у их собратьев, живущих в куда более комфортных условиях.
В чём же тогда дело? Похоже, секрет не в уникальном инструменте, а в умении пользоваться тем, что есть у всех. У асгард-архей есть стандартный набор генов для починки белков и ДНК. Но в ледяной ловушке они, видимо, перевели этот процесс в режим экстремального энергосбережения. Они не впадают в полный анабиоз, а поддерживают крайне замедленный метаболизм, которого хватает лишь на одно: постоянно латать самих себя, заменяя изношенные молекулы новыми. Это не сон, а бескочная, медленная реставрация.
Тот факт, что эта способность не является чем-то из ряда вон выходящим, а, по сути, базовой функцией, намекает на то, что многие микробы могут быть способны на подобные подвиги.
Что всё это значит?
Конечно, стоит сделать оговорку. Как отмечает Стивен ДОндт из Университета Род-Айленда, выживание в замороженном состоянии — это не совсем то же самое, что активная жизнь на протяжении тысячелетий. Это скорее пауза, пусть и с минимальной фоновой активностью.
Тем не менее, это исследование — настоящий прорыв. Оно показывает, что жизнь может существовать в условиях, которые мы раньше считали абсолютно безжизненными. Это расширяет наши представления о границах возможного и даёт новую пищу для размышлений астробиологам, которые ищут жизнь на ледяных лунах вроде Европы или в вечной мерзлоте Марса.
В конечном счёте, история сибирских микробов — это мощное напоминание о том, что жизнь, даже в своих простейших формах, гораздо более упорна и изобретательна, чем мы можем себе представить. И самые важные открытия порой ждут нас не в далёком космосе, а прямо здесь, под нашими ногами, в ледяной тишине веков.
