Фотосинтезирующие цианобактерии выжили в темноте глубоко под землей

Фотосинтезирующие цианобактерии выжили в темноте глубоко под землей

Ученые нашли цианобактерии в образцах породы из 613-метровой скважины. На такой глубине нет солнечного света, необходимого, как считалось ранее, цианобактериям для фотосинтеза. Исследователи предположили, что эти цианобактерии используют хемолитоавтотрофный тип питания. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Цианобактерии, которых раньше относили к растениям под названием сине-зеленые водоросли, встречаются во всех местообитаниях на планете — в пресной и соленой воде, в почве, в составе лишайников, а также могут образовывать бактериальные маты. Они наиболее близки к древнейшим микроорганизмам, останки которых были обнаружены на Земле, цианобактерии первыми изобрели кислородный фотосинтез, и считается что цианобактериям обязательно нужен солнечный свет для фотосинтеза.

Фернандо Пуэнте-Санчес (Fernando Puente-Sánchez) из Астробиологического Центра в Мадриде и его коллеги из Испании, Германии и США собрали образцы породы из 613-метровой континентальной скважине в Иберийском пиритовом поясе, крупнейшем месторождении сульфидов, в Испании. Геохимические условия в этой скважине напоминают условия под поверхностью Марса, а также, возможно, и Европы, спутника Юпитера.

Используя микроскопию, амплификацию 16s РНК и иммуноферментный анализ исследователи проанализировали состав и численность жизнеспособных микроорганизмов в образцах пород. В образцах преобладали цианобактерии, в основном представители родов Calothrix, Chroococcidiopsis и Microcoleus, встречающиеся под камнями и в камнях. При этом в найденных цианобактериях не было активных пигментов фотосинтеза.

Содержание водорода отрицательно коррелировало с обилием цианобактерий, а в метагеномных данных присутствовали свидетельства метаболических путей использования водорода, в том числе два вида гидрогеназ — ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях. Исходя из этого авторы предположили, что цианобактерии используют водород в качестве донора электронов и, потенциально, железо, марганец, оксид азота или другие продукты органического вещества в качестве акцепторов электронов. Подземные цианобактерии получают энергию из окислительно-восстановительных реакций, то есть являются хемоавтотрофами.

Ранее в другом исследовании цианобактерии были найдены под поверхностью земли, но в водоносном слое. Авторы предположили, что бактерии попали туда вместе с водой с поверхности и смогли выжить. По мнению авторов новой статьи, здесь мы имеем дело именно с бактериями, живущими в толще породы, эти цианобактерии могут служить важными первичными продуцентами глубоко под землей. Возможно, так жили предки цианобактерий, еще не способные к фотосинтезу. Полученные данные свидетельствуют о необходимости переоценки возможных условий жизни цианобактерий. Как на Земле, так и на других планетах существуют сходные условия, в которых теоретически цианобактерии могли выжить.

У цианобактерий серьезная роль в истории жизни на Земле. Самой древней окаменелостью считается строматолит возрастом примерно 3,7 миллиарда лет, подобный цианобактериальным строматолитам. Цианобактерии, которые первыми изобрели оксигенный фотосинтез, стали причиной обогащения всей атмосферы Земли кислородом, благодаря которому появилось аэробное дыхание. За время своего долгого существования на Земле разные классы цианобактерии трижды независимо изобретали кислородное дыхание.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>