4 сен 2023 262

В горячих глубинах нашли «магнитные» бактерии

Металло-сульфидные «дымоходы» обычно нарастают концентрическими кругами с богатыми медью и железом сульфидными минералами внутри либо содержащими железо или цинк минералами снаружи. На фотографии — пример такой природной трубы высотой 1 метр, но в океанах встречались и гидротермальные жерла с 18-этажный дом.

В этой новой среде обитания обнаружены так называемые магнитотаксисные бактерии, которые способны ориентироваться на магнитное поле Земли. Поясним, что магнитотаксис — это способность некоторых микробов реагировать своим движением на полюса планеты. Ранее такие микроорганизмы находили на суше и на мелководье. Теперь подтвердилось, что они также процветают в глубинах гидротермальных источников.

Крошечные организмы содержат магнитосомы, кристаллы железа в мембранах, которые выстраиваются в соответствии с магнитным полем и указывают бактериям направление. Подобно компасу, железосодержащие магнитосомы ориентируются на полюса Земли, заставляя микробов двигаться к северу или к югу, в зависимости от того, в каком полушарии они обитают.

Такие бактерии играют важную роль в биогеохимическом круговороте углерода, азота, фосфора и других ключевых элементов в природе. Причём подобные микробы хорошо изучены на суше и на мелководье, но редко на больших глубинах, где их сбор — сложная задача.

В сентябре 2012 года исследователи из Токийского университета побывали в научном океанском круизе к южной окраине Марианской впадины, в западной части Тихого океана. Используя дистанционно управляемый подводный аппарат Hyper-Dolphin («Гипердельфин»), они добыли под водой образцы с гидротермального жерла высотой 2787 метров.

Гидротермальные жерла образуются, когда морская вода просачивается в недра морского дна, где магма нагревает их до 400 градусов Цельсия. Извергающийся крутой кипяток выбрасывает в океан минералы и металлы, из которых и наслаиваются «дымоходы», а в окрестностях складывается тёплая среда обитания для многих уникальных форм жизни.

Мы обнаружили магнитотаксисные бактерии, живущие в жерле горячего источника, чего мы не ожидали. Из-за формы «трубы» в ней нет чёткой вертикальный химической градации, которую обычно предпочитают эти бактерии. Собранные микробы содержали в основном магнитосомы в форме пули, которые мы рассматриваем как «примитивную», и поэтому пришли к выводу, что они не сильно изменились за многие тысячелетия. Действительно, среда, в которой мы их обнаружили, похожа на раннюю Землю около 3,5 млрд лет назад, когда, предположительно, появились предки магнитотаксисных бактерий

— Йохей Судзуки, доцент из Высшей школы наук Токийского университета.

Бактерии собирали с края «дымохода» с помощью магнита. Затем учёные изучили их генетические данные и обнаружили, что они родственны бактериям Nitrospinae. А те, как известно, играют важную роль в фиксации углерода в глубоководных средах, но которые, как известно, не содержат никаких магнитотаксисных групп.

В 1996 году марсианский метеорит Allan Hills 84001 возрастом 3,6 млрд лет вызвал глобальную сенсацию. Тогда оказалось (или проказалось?), что космический путешественник содержит окаменелости бактериоподобной жизни в виде кристаллов железа. С тех пор это утверждение многие оспаривали. Но Судзуки все ещё надеется на будущие открытия. Доцент из Токио убеждён, что магнитотаксисные бактерии дают ключ к пониманию ранней специализации микробов, а также надежду, что их найдут за пределами Земли.

Окаменелые остатки магнитотаксисных бактерий, известные как магнитофоссилии, могут сохраняться в горных породах миллиарды лет. Магнитофоссилии могут помочь исследователям собрать воедино древнюю геомагнитную историю, то есть рассказать, как менялись магнитные полюса нашей планеты.