Под зеленой поверхностью и богатой органикой почвой жизнь простирается на километры в глубь скалистой коры Земли. Континентальная глубинная подповерхность, вероятно, является одним из крупнейших резервуаров бактерий и архей на Земле, многие из которых образуют биопленки—как микробное покрытие поверхности горных пород. Эта микробная популяция выживает без света или кислорода и с минимальными источниками органического углерода, и может получать энергию, питаясь или дыша минералами. Распределенные по всей глубинной подповерхности, эти биопленки, по самым последним оценкам, могут составлять 20-80% от общей бактериальной и архейной биомассы в континентальной подповерхности. Но распределены ли эти микробные популяции равномерно по поверхности горных пород или они предпочитают колонизировать определенные минералы в горных породах?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, провели исследование по анализу роста и распределения микробных сообществ в глубоководных континентальных недрах. Эта работа показывает, что минеральный состав вмещающей породы управляет распределением биопленки, создавая "горячие точки" микробной жизни. Исследование было опубликовано в журнале Frontiers in Microbiology.

Горячие точки микробной жизни

Чтобы осуществить это исследование, исследователи спустились на 1,5 километра под поверхность в обсерватории микробов глубоких шахт (DeMMO), расположенной в бывшем золотом руднике, ныне известном как Sanford Underground Research Facility (SURF), расположенном в Свинце, штат Южная Дакота. Там, под землей, исследователи культивировали биопленки на коренных породах, богатых железом и серосодержащими минералами. Через шесть месяцев исследователи проанализировали микробный состав и физические характеристики вновь выращенных биопленок, а также их распределение с использованием методов микроскопии, спектроскопии и пространственного моделирования.

Пространственный анализ, проведенный исследователями, выявил горячие точки, где биопленка была более плотной. Эти горячие точки коррелируют с богатыми железом минеральными зернами в горных породах, подчеркивая некоторые минеральные предпочтения для колонизации биопленки. "Наши результаты демонстрируют сильную пространственную зависимость колонизации биопленки от минералов на поверхности горных пород. Мы думаем, что эта пространственная зависимость обусловлена тем, что микробы получают свою энергию из минералов, которые они колонизируют", - объясняет Кейтлин Казар, первый автор исследования.

Будущие исследования

В целом эти результаты показывают, что минералогия вмещающих пород является ключевым фактором распределения биопленок, что может помочь улучшить оценки микробного распределения глубоких континентальных недр Земли. Но ведущие внеземные исследования могли бы также дать информацию и по другим темам. "Наши результаты могут дать информацию о вкладе биопленок в глобальные циклы питательных веществ, а также иметь астробиологические последствия, поскольку эти результаты дают представление о распределении биомассы в аналоговой системе Марса", - говорит Кейтлин Касар.

Действительно, внеземная жизнь могла бы существовать и в подобных подземных средах, где микроорганизмы защищены как от радиации, так и от экстремальных температур. Марс, например, имеет богатый железом и серой состав, подобный скальным образованиям ДеММО, которые, как мы теперь знаем, способны стимулировать образование микробных горячих точек под землей.

ИСТОЧНИК