Пустыня Атакама на севере Чили, самая сухая неполярная пустыня в мире, является домом для очень небольшого количества видов растений и животных. Поскольку осадки часто выпадают только раз в десятилетие, пустыня настолько сухая, что НАСА использует ее как замену марсианского ландшафта. Но что живет под выжженной поверхностью? Новое исследование показывает, что оно очень маленькое, многочисленное и очень старое.
Хотя засушливость пустыни Атакама означает, что высшие формы жизни здесь немногочисленны, хорошо известно, что в ее почвах доминируют разнообразные бактерии. Однако исследователи стремились копнуть глубже, чтобы увидеть, какие виды микробов живут на глубине более метра (3,3 фута) под поверхностью земли.
Потрескавшийся пляж в долине Юнгай, одном из самых засушливых мест пустыни АтакамаЛукас Хорстманн/GFZ- Потсдам
Они выбрали место в долине Юнгай, одном из самых засушливых мест гиперзасушливого ядра пустыни. Плайя — это впадины или бассейны, в которых раньше находился поверхностный водоем; по сути, это дно высохших озер. На других участках минералы гипс и ангидрит обычно обнаруживаются близко к поверхности, в пределах верхних 50 см/20 дюймов, тогда как на плайе они залегают на глубине около 2 м/6,6 футов. а ангидрит — нет. Вместо этого ангидрит под воздействием воды превращается в гипс.
При раскопках под землей на глубину 4,2 м/13,8 футов исследователи обнаружили солевые скопления гипса, ангидрита и галита, широко известные как каменная соль, а также катионы (натрий, кальций) и анионы (сульфат, нитрат, хлорид).
Содержание минералов, катионов и анионов на диаграмме в зависимости от глубины недрHorstmann et al. «Верхняя половина профиля до глубины 184 см [72,4 дюйма] состояла в основном из илистых отложений с периодическими тонкими слоями песка», — сказали исследователи. «На глубине от 184 до 230 см [90,6 дюйма] осадки приобрели более грубую текстуру, включая песок и гальку. Ниже 230 см профиль постоянно содержал зерна размером от гальки до булыжника».
Они использовали анализ ДНК беспозвоночных (iDNA) и сравнили его с геохимическим анализом — рентгеновской дифракцией и ионной хроматографией — для изучения микробиологии недр. Секвенирование генов выявило обилие разнообразных микробных сообществ в разных слоях.
Большинство последовательностей принадлежало бактериям; 0,5% составляли археи, одноклеточные микроорганизмы, сходные по структуре с бактериями, но эволюционно отличные от них. Считается, что археи представляют собой древнюю группу между бактериями и эукариотами или организмами, чьи ДНК-содержащие клетки содержат отдельное ядро. Доминировали три бактериальные группы (типа), на долю которых приходится более 90% генетических последовательностей: Actinobacteria, Firmicutes и Proteobacteria.
Микробный состав на разных глубинах недрHorstmann et al. В самых верхних отложениях на глубине от 2 до 5 см (0,8–2 дюйма) актинобактерии составляют 95% микробов. Фирмикуты показали сильное присутствие: от 47% на глубине 40 см/15,7 до 93% на глубине 30 см/11,8. Более низкая относительная численность фирмикутов (34%) наблюдалась только на глубине 70 см/27,6 дюйма и значительно снижалась ниже 200 см/78,7 дюйма. В отложениях ниже 200 см в микробных сообществах снова доминировали актинобактерии вплоть до глубины 4,2 м. Распределение протеобактерий было достаточно равномерным по всему профилю.
С экологической точки зрения месторождения Плайя относительно молоды; седиментация началась около 19 000 лет назад. Однако аллювиальные отложения намного старше: их возраст на глубине 4,2 м составляет 3,8 миллиона лет. Исследователи предполагают, что обнаруженное ими сообщество актинобактерий могло колонизировать почву в «ранние» времена, прежде чем быть погребенным под отложениями плайя. Это может означать, что ранее неизвестная глубокая биосфера продолжает спускаться вниз на бесконечное расстояние под гиперзасушливыми почвами пустыни.
Streptomyces — это самый крупный род актинобактерийCDC/д-р Дэвид Берд
Одним из наиболее примечательных результатов исследования было то, что микробы были обнаружены в отложениях на глубине ниже 200 см, где пляж переходит в аллювиальные отложения, состоящие из гравия, песка, ила или глины, отложившихся в речных руслах или в поймах рек. Предполагалось, что на этих глубинах микробное разнообразие и численность будут меньше; это не было. Уже было показано, что гипс поддерживает микробные сообщества в пустыне Атакама. Исследователи предполагают, что здесь более глубокие залежи гипса сыграли решающую роль в микробном разнообразии, обеспечивая воду или увеличивая удержание воды в гипераридных почвах пустыни.
«Несмотря на то, что гипс не может быть повсеместным в недрах пустыни, Для всех пустынь наличие этой подземной ниши может указывать на то, что глобальное разнообразие пустынь до сих пор недооценивалось и что при данных обстоятельствах подповерхностное сообщество может сохраняться в самых глубоких слоях самых засушливых мест на Земле», — говорят исследователи. «[T]его исследование имеет важные последствия для поиска экстремофильной жизни за пределами Земли».
В начале статьи было упомянуто, что НАСА использует пустыню Атакама в качестве прокси-сервера для Марса. Ну, на Марсе тоже есть залежи гипса. Итак, может ли марсианский гипс быть источником воды для микробной жизни на этой планете?
Исследование было опубликовано в журнале PNAS Nexus.
