Cztery metry pod powierzchnią jednego z najbardziej suchych i niegościnnych miejsc na planecie naukowcy znaleźli bogatą biosferę. Odkrycie zróżnicowanej społeczności drobnoustrojów całkowicie odizolowanych od życia na powierzchni poszerza zakres środowisk, w których mogą występować mikroorganizmy, co ma również zastosowanie do innych planet, takich jak Mars.
Pustynia Atakama rozciąga się u wybrzeży Pacyfiku w Ameryce Południowej, na północy Chile. To jeden z najsuchszych obszarów na całej planecie. Przez całe dekady może nie spaść tam ani jedna kropla deszczu. W niektórych miejscach pustyni nie zanotowano opadów, od kiedy prowadzone są obserwacje. Ze względu na panujące tam warunki obszar ten był wykorzystywany jako miejsce eksperymentów w symulacjach wyprawy na Marsa. Ale nawet na tych spieczonych, chilijskich piaskach czai się życie.
Suchą, słoną i bogatą w siarczany glebę pustyni zamieszkują różnorakie mikroby. W niedawnych badaniach naukowcy odkryli zaskakująco zróżnicowaną społeczność drobnoustrojów, prawdopodobnie całkowicie odizolowaną od życia na powierzchni.
Wyniki i opis badań ukazał się na łamach pisma „PNAS Nexus” (DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae123).
Naukowcy prowadzili badania w rejonie pustyni Atakama zwanym Yungay Valley. Cztery metry pod spaloną słońcem powierzchnią, znaleźli dużą populację drobnoustrojów żyjących w tych skrajnie trudnych warunkach. Ale obecność drobnoustrojów w tym rejonie udokumentowano już wcześniej. W 2018 roku badacze znaleźli populacje czasowo aktywnych mikroorganizmów udowadniając, że wyspecjalizowane ekstremofile mogą żyć w tym piekle, uśpione przez dziesięciolecia, bez wody, a następnie reaktywować się i rozmnażać, gdy tylko zacznie padać deszcz (więcej na ten temat w tekście: Znaleziono życie w jednym z najbardziej niegościnnych miejsc na Ziemi).
Środowiska pustynne stanowią jeden z największych, a zarazem najbardziej wrażliwych ekosystemów na Ziemi. W przypadku braku regularnych opadów mikroorganizmy są głównym składnikiem ekologicznym pośredniczącym w przepływie składników odżywczych, wykorzystując składniki gleby, takie jak minerały i sole oraz gazy atmosferyczne jako źródło energii i wody.
Wcześniejsze badania skupiały się na życiu występującym na powierzchni lub tuż pod nią. W nowych pracach uczeni zajrzeli na głębokość 4,2 metra pod powierzchnię. Pomimo surowego środowiska, wydaje się, że życie drobnoustrojów dobrze sobie radzi w tych warunkach.
Badacze pobrali próbki i zabrali je ze sobą do laboratorium do analizy. Zastosowali najnowocześniejsze metody analizy DNA w celu wyizolowania wyłącznie DNA pochodzącego z organizmów żywych. Dzięki temu udało im się odkryć bogatą biosferę. Okazuje się, że w górnych 80 centymetrach gleby żyją społeczności bakterii zdominowane przez typ Firmicutes, które są odporne na wysoką zawartość soli i mogą rozwijać się bez obecności tlenu. Jednak ich liczba malała wraz ze wzrostem głębokości i zasolenia gleby.
Co ciekawe, od głębokości około 80 centymetrów do około 200 centymetrów badacze nie znaleźli praktycznie żadnych mikroorganizmów, ale poniżej dwóch metrów drobnoustroje pojawiły się ponownie. Jednak były to już inne populacje, zdominowane przez promieniowce - zróżnicowaną grupę bakterii występujących także w innych ekstremalnych środowiskach, w tym w Arktyce, gorących źródłach czy niezwykle zasolonych zbiornikach wodnych.
Autorzy w publikacji sugerują, że społeczność ta mogła skolonizować glebę Atakamy 19 tys. lat temu, a następnie nawarstwiające się osady pogrzebały ją pod powierzchnią. Sugerują też, że społeczności te mogą sięgać znacznie głębiej niż 4,2 metra i „reprezentować górny obszar głębokiej biosfery pod hipersuchymi glebami pustynnymi”.
Jeśli chodzi o lukę, w której nie znaleziono mikrobów, uczeni sądzą, że zasolenie tych warstw gleby jest tak duże, że nawet najtwardsze ekstremofile nie dają sobie z nim rady.
Aby przetrwać bakterie muszą polegać na mineralnym gipsie jako źródle wody. Drobnoustroje przeżywają ekstrahując wodę z gipsu, który powstaje, gdy mineralny anhydryt zostaje wystawiony na działanie wody i ją wchłonie. Reakcja ta jest odwracalna w wysokich temperaturach, może zatem uwalniać wodę pod powierzchnią Atakamy.
To z kolei może mieć ważne implikacje dla poszukiwań życia pozaziemskiego, bo na Marsie również są złoża gipsu. „Badania środowisk podpowierzchniowych związanych z gipsem na pustyni Atakama mają bezpośrednie znaczenie dla astrobiologii, ponieważ złoża gipsu na Marsie są nie tylko dowodem istnienia w przeszłości wody w stanie ciekłym, ale mogłyby również służyć jako źródło wody dla drobnoustrojów. Dane z tego badania pomagają nam zatem zrozumieć, czy i w jaki sposób życie może istnieć w podobnych środowiskach na innych planetach lub księżycach naszego Układu Słonecznego” – napisali autorzy w podsumowaniu badania.
Źródło: Science Times, Live Science, fot. Valerio Pillar, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons
