Мощнее леса в десятки раз: в ЮАР нашли «живые камни», которые выкачивают CO₂ с бешеной скоростью
Ученые обнаружили на побережье Южной Африки «живые камни», которые, возможно, помогут человечеству справиться с глобальным потеплением. Оказалось, что квадратный метр микробиалитов поглощает углекислого газа в 100 раз, чем аналогичный по площади участок тропического леса. Казалось бы, вот оно, спасение всей планеты! Но, как всегда, дьявол скрывается в деталях.
Честно говоря, никто не ожидал, что в борьбе с избытками CO₂ на Земле в первых рядах окажутся вовсе не леса Амазонии и не новейшие технологии, а странные на первый взгляд каменные бугры с побережья Южной Африки. Именно туда отправилась команда под руководством морского микробиолога Рейчел Сиплер из Лаборатории морских наук (США). Ей ассистировали коллеги из ЮАР.

Долгое время ученые не обращали на микробиалиты вообще никакого внимания, а зря
Объектом внимания научного десанта стали микробиалиты. Так называются многослойные каменные структуры, которые строятся самими микробами. По сути, это окаменевшие микробные сообщества (маты), чьи тонкие пленки годами и веками улавливают растворенные в воде вещества и превращают их в твердый минерал.
Долгое время такие структуры считали почти мертвыми реликтами древней Земли, аналогами строматолитов — первых следов жизни на планете. Однако полевые работы в Южной Африке выявили обратное. «Камни» оказались вполне живыми, причем растут они, что называется, прямо на глазах, причем в суровых условиях. То высыхают, то снова оказываются под водой.
Команда Сиплер провела суточные замеры и генетический анализ микробных сообществ в нескольких микробиалитных «лужах» вдоль побережья. Результат оказался неожиданным даже для самих исследователей. Квадратный метр поверхности «живых камней» поглощает от 9 до 16 килограммов углекислого газа в год. Это примерно в 50–100 раз больше, чем забирает аналогичный по площади участок тропического леса. По расчетам ученых, «пятачок» микробиалитов размером с теннисный корт сопоставим по годовому захвату CO₂ с рощей площадью 40 на 100 метров. Для биологии это почти рекордный показатель!
Однако главная сенсация обнаружилась, когда исследователи разложили суточную дозу поглощения углерода по часам. Изначально ученые считали, что основная работа по откачке CO₂ должна была происходить в светлое время суток. Свет есть — фотосинтез идет, свет выключили — все легли спать. Однако данные показали парадоксальную картину: до 80% углекислого газа микробиалиты «отрабатывают» именно ночью.
Чтобы понять, как действуют «живые камни», команда Сиплер сравнила объемы поглощения углерода с набором генов, которые отвечают у микробов за разные виды обмена веществ. Оказалось, что микробиалиты имеют на вооружении сразу несколько технологий.
Днем используется фотосинтез — знакомый по растениям процесс, когда энергия света задействуется для удержания CO₂ и создания органики.

Микробиалит в разрезе. Между прочим, один из самых древних обитателей планеты
Но параллельно были активны и другие механизмы, которые вообще не зависели от света. Например, биоминерализация (прямое участие микробов в осаждении минералов, например, карбоната кальция) и хемоавтотрофия (синтез органических веществ за счет энергии химических реакций, а не солнечного света).
Именно эти «ночные технологии» и позволяют микробному сообществу связывать углерод и после захода солнца. По сути, микробиалиты действуют как круглосуточная биофабрика, где дневная фотосинтетическая смена плавно передает поток углерода ночной химической.
При этом до 87% захваченного неорганического углерода осаждается в виде карбоната кальция, минерала, который близок по составу к известняку. То есть углерод не просто временно задерживается в биомассе, как в лесу, а надежно «запирается» в камне, который может существовать миллионы лет.
Внешне все это почти незаметно. Человек видит лишь то, как эти структуры медленно наращивают толщину, примерно до 5 см в год. Но для геологов такой рост — это как полет на ракете с третьей космической скоростью.
Но если заглянуть внутрь, там разворачивается сложный биохимический спектакль. Каждая группа микробов отвечает за свой участок пути углерода: от растворенного газа в воде до твердого минерала в слое микробиалита.
После таких данных в голове немедленно может появиться «отличная» идея. А что, если просто «застелить» планету микробиалитами и дать им вычистить атмосферу? Авторы исследования предвидели такой ход мысли. Поэтому ученые приводят честные цифры. Чтобы нейтрализовать современные глобальные выбросы CO₂, накрыть микробиалитами площадь, сопоставимую с территорией США + Африка. И это притом что «живые камни» растут далеко не везде.

Хемосинтезирующие микробные маты
Почему? Да потому что им нужны весьма специфические условия: побережье с жесткой водой, богатой кальцием. Но и это еще не все, как любят говорить в телерекламе. Соленость и кислотно-щелочной баланс должны оставаться в определенных пределах, а само микробное сообщество должно переживать циклы высыхания и затопления.
И в такой экстремальной обстановке микробиалиты проявляют феноменальную устойчивость. Они могут высохнуть за один день и возобновить рост на следующий. Однако все попытки перенести «живые камни» в другие точки планеты, не похожие на их привычную среду обитания, в итоге заканчивались неудачей.
Так что использовать микробиалиты для глобальной зачистки атмосферы от углекислого газа, к сожалению, не получится. Но в любом случае данное открытие можно назвать прорывом. Хотя бы потому что оно меняет наши взгляды на микроскопическую жизнь вообще и ее роль в климате в частности.
Микробиалиты долго считались «маргиналами» биосферы. Странные каменные слои были интересны только тем, кто изучал древние эпохи. Теперь же становится ясно, что они вовсе не музейные экспонаты, а живые и высокоэффективные «машины» по долгосрочному захвату углерода, причем работающие в самых жестких условиях.
Что же будет делать наука дальше с этими знаниями? Возможно, в скором времени начнут создать искусственные микробные системы, вдохновленные южноафриканскими «живыми камнями». Было бы крайне полезно освоить их великолепный трюк с круглосуточным захватом углерода и упаковкой его в минералы на миллионы лет. Идея отличная, ведь при этом не наносится урон природе. В общем, поживем и увидим.
Когда камни «оживают»
Честно говоря, никто не ожидал, что в борьбе с избытками CO₂ на Земле в первых рядах окажутся вовсе не леса Амазонии и не новейшие технологии, а странные на первый взгляд каменные бугры с побережья Южной Африки. Именно туда отправилась команда под руководством морского микробиолога Рейчел Сиплер из Лаборатории морских наук (США). Ей ассистировали коллеги из ЮАР.

Долгое время ученые не обращали на микробиалиты вообще никакого внимания, а зря
Объектом внимания научного десанта стали микробиалиты. Так называются многослойные каменные структуры, которые строятся самими микробами. По сути, это окаменевшие микробные сообщества (маты), чьи тонкие пленки годами и веками улавливают растворенные в воде вещества и превращают их в твердый минерал.
Долгое время такие структуры считали почти мертвыми реликтами древней Земли, аналогами строматолитов — первых следов жизни на планете. Однако полевые работы в Южной Африке выявили обратное. «Камни» оказались вполне живыми, причем растут они, что называется, прямо на глазах, причем в суровых условиях. То высыхают, то снова оказываются под водой.
Команда Сиплер провела суточные замеры и генетический анализ микробных сообществ в нескольких микробиалитных «лужах» вдоль побережья. Результат оказался неожиданным даже для самих исследователей. Квадратный метр поверхности «живых камней» поглощает от 9 до 16 килограммов углекислого газа в год. Это примерно в 50–100 раз больше, чем забирает аналогичный по площади участок тропического леса. По расчетам ученых, «пятачок» микробиалитов размером с теннисный корт сопоставим по годовому захвату CO₂ с рощей площадью 40 на 100 метров. Для биологии это почти рекордный показатель!
«Ночные» технологии
Однако главная сенсация обнаружилась, когда исследователи разложили суточную дозу поглощения углерода по часам. Изначально ученые считали, что основная работа по откачке CO₂ должна была происходить в светлое время суток. Свет есть — фотосинтез идет, свет выключили — все легли спать. Однако данные показали парадоксальную картину: до 80% углекислого газа микробиалиты «отрабатывают» именно ночью.
Чтобы понять, как действуют «живые камни», команда Сиплер сравнила объемы поглощения углерода с набором генов, которые отвечают у микробов за разные виды обмена веществ. Оказалось, что микробиалиты имеют на вооружении сразу несколько технологий.
Днем используется фотосинтез — знакомый по растениям процесс, когда энергия света задействуется для удержания CO₂ и создания органики.

Микробиалит в разрезе. Между прочим, один из самых древних обитателей планеты
Но параллельно были активны и другие механизмы, которые вообще не зависели от света. Например, биоминерализация (прямое участие микробов в осаждении минералов, например, карбоната кальция) и хемоавтотрофия (синтез органических веществ за счет энергии химических реакций, а не солнечного света).
Именно эти «ночные технологии» и позволяют микробному сообществу связывать углерод и после захода солнца. По сути, микробиалиты действуют как круглосуточная биофабрика, где дневная фотосинтетическая смена плавно передает поток углерода ночной химической.
При этом до 87% захваченного неорганического углерода осаждается в виде карбоната кальция, минерала, который близок по составу к известняку. То есть углерод не просто временно задерживается в биомассе, как в лесу, а надежно «запирается» в камне, который может существовать миллионы лет.
Внешне все это почти незаметно. Человек видит лишь то, как эти структуры медленно наращивают толщину, примерно до 5 см в год. Но для геологов такой рост — это как полет на ракете с третьей космической скоростью.
Но если заглянуть внутрь, там разворачивается сложный биохимический спектакль. Каждая группа микробов отвечает за свой участок пути углерода: от растворенного газа в воде до твердого минерала в слое микробиалита.
Не спасут, но все-таки помогут
После таких данных в голове немедленно может появиться «отличная» идея. А что, если просто «застелить» планету микробиалитами и дать им вычистить атмосферу? Авторы исследования предвидели такой ход мысли. Поэтому ученые приводят честные цифры. Чтобы нейтрализовать современные глобальные выбросы CO₂, накрыть микробиалитами площадь, сопоставимую с территорией США + Африка. И это притом что «живые камни» растут далеко не везде.

Хемосинтезирующие микробные маты
Почему? Да потому что им нужны весьма специфические условия: побережье с жесткой водой, богатой кальцием. Но и это еще не все, как любят говорить в телерекламе. Соленость и кислотно-щелочной баланс должны оставаться в определенных пределах, а само микробное сообщество должно переживать циклы высыхания и затопления.
И в такой экстремальной обстановке микробиалиты проявляют феноменальную устойчивость. Они могут высохнуть за один день и возобновить рост на следующий. Однако все попытки перенести «живые камни» в другие точки планеты, не похожие на их привычную среду обитания, в итоге заканчивались неудачей.
Так что использовать микробиалиты для глобальной зачистки атмосферы от углекислого газа, к сожалению, не получится. Но в любом случае данное открытие можно назвать прорывом. Хотя бы потому что оно меняет наши взгляды на микроскопическую жизнь вообще и ее роль в климате в частности.
Микробиалиты долго считались «маргиналами» биосферы. Странные каменные слои были интересны только тем, кто изучал древние эпохи. Теперь же становится ясно, что они вовсе не музейные экспонаты, а живые и высокоэффективные «машины» по долгосрочному захвату углерода, причем работающие в самых жестких условиях.
Что же будет делать наука дальше с этими знаниями? Возможно, в скором времени начнут создать искусственные микробные системы, вдохновленные южноафриканскими «живыми камнями». Было бы крайне полезно освоить их великолепный трюк с круглосуточным захватом углерода и упаковкой его в минералы на миллионы лет. Идея отличная, ведь при этом не наносится урон природе. В общем, поживем и увидим.
- Ольга Смольникова
- gismeteo.ru, popsci.com, wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Почти детективная история: в Ленобласти обнаружен самый большой клад серебра за всю историю
Среди находок две уникальные монеты, которых всего четыре в мире, включая, а также языческие вороны Одина… среди православных крестов...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Искусственный интеллект «ненавидит»… белых мужчин: новое исследование еще раз подтвердило западный тренд
Появление нейросетей значительно ухудшило положение одной из групп белого населения в Америке и Европе...
100-летняя страшная история с черепами у древнеегипетских гробниц наконец-то прояснилась
Неожиданно оказалось, что человеческие жертвоприношения 5000 лет назад совершались совсем не так, как описано в древних табличках...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...
Тайна Мертвого моря: что «кипятит» водоем изнутри, рассказали ученые
Оказалось, что в кристалликах соли скрыта история прошедших эпох...
Главный поджигатель в истории Австралии: почему ученые обвиняют капитана Джеймса Кука в постоянных мегапожарах на Зеленом континенте?
Воскрешение традиции, которую сломали британские колонизаторы, поможет «потушить» Пылающую Австралию...
Секрет марсианского «невозможного» облака-призрака наконец-то разгадан
Как оказалось, на Красной планете работает физика, которая на Земле считалась чистой теорией...