Плюсы холода: найдены бактерии, живущие только в Антарктиде

Российские ученые провели исследование горной части Антарктиды — самой труднодоступной — и обнаружили микроорганизмы, способные выживать в условиях ледяной пустыни. Предполагается, что некоторые из найденных бактерий встречаются только на южном континенте. Они уникальны: могут выдерживать экстремально низкую температуру и высокие дозы ультрафиолета, сохраняя при этом влагу. Сейчас специалисты НИЦ «Курчатовский институт» рассматривают возможность использовать ферменты найденных микроорганизмов при производстве продуктов питания, антибиотиков и моющих средств.

Ледник-наждак

Более чем 99% Антарктиды покрыто слоем льда толщиной до 4 км. В течение миллионов лет ледники, двигаясь по континенту, «выскребали» с его поверхности все живые организмы. Но вершины гор, возвышающиеся над ледяными массами, все же сохранили некую фауну в нетронутом состоянии. Российские ученые вели поиск живых организмов в горах Сор-Рондане, которые находятся в Восточной Антарктиде.

Фактически условия Антарктиды похожи на пустынные, воздух отличается чрезвычайно низкой влажностью. При этом обитатели материка выдерживают низкие температуры (до –50 °С) при сильных ветрах. Нипочем им и жесткое воздействие ультрафиолета, который почти не задерживается атмосферой из-за слабого озонового слоя.

Для того чтобы выжить в такой среде, бактериям пришлось к ней приспосабливаться, формируя защитные пленки на поверхности скал и прячась в них, либо скрываясь в небольших трещинах в породе. Вместе со способом защиты от холода и ветров микроорганизмы выработали механизм сохранения влаги. Он заключается в выработке длинных молекул полисахаридов, в которые бактерия может укутаться, как в своеобразную одежду, аккумулирующую драгоценную влагу. Подумала природа и о защите от ультрафиолета. Живые существа наделены способностью синтезировать пигмент сцитонемин, который не дает высоким дозам излучения воздействовать на их клетки.

Местные жители

Помимо механизмов адаптации бактерий, ученые активно исследовали их происхождение, рассказал ведущий научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт», кандидат биологических наук Зоригто Намсараев. 

— Большинство видов цианобактерий Антарктиды — например, нитчатые родов Leptolyngbya, Phormidium и Microcoleus — могут быть обнаружены в самых разных частях Земли, в том числе и в регионах с умеренным климатом, — отметил Зоригто Намсараев. — Вместе с тем были найдены и цианобактерии рода Cyanothece, которые пока обнаружены только в Антарктиде и потенциально могут являться ее эндемиками (видами, обитающими только на определенной территории. — «Известия»).

По словам ученых, в настоящее время рассматривается возможность использования ферментов найденных микроорганизмов при производстве моющих средств. В частности, их применение должно позволить людям стирать вещи при более низкой температуре, что уменьшит расход энергии на подогрев воды и улучшит сохранность тканей.

— Кроме того, бактерии и их ферменты могут использоваться в самых разных процессах, для прохождения которых важна низкая температура. В частности, к ним относится изготовление продуктов питания, реактивов для молекулярной биологии и антибиотиков, косметики и некоторых других видов продукции, — добавил Зоригто Намсараев.

Требует подтверждения

Обнаруженные учеными бактерии действительно могут встречаться только в Антарктиде, считает заведующий лабораторией метаболизма экстремофильных прокариот Института микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ «Биотехнологии» РАН Илья Кубланов. Вместе с тем он подчеркнул, что до того момента, как произойдет подтверждение этой гипотезы, может пройти много времени.

— Вопрос эндемичности бактерий — не простой, поскольку микроорганизмы крайне разнообразны, а наши знания о них пока что достаточно скудны, — рассказал он. — В связи с этим полученные данные о видах, обнаруженных в Антарктиде, требуют серьезной проверки, прежде чем можно будет очертить границы их распространения.

Согласны с этим мнением и представители Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ).

— Антарктические виды микроорганизмов характеризуются особым метаболизмом, который позволяет им выживать в полярных областях, — отметила старший научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Ирина Алехина. — В другой местности такая стойкость к внешним воздействиям просто не нужна бактериям, и это позволяет надеяться, что некоторые из найденных в Антарктиде живут только там. В противном случае они также могут встречаться в некоторых северных полярных районах, где есть схожие условия.

Помимо сбора образцов микроорганизмов для дальнейшего изучения в лаборатории, ученые провели полевой эксперимент, который направлен на выявление возможных изменений в жизни обитателей Антарктиды под влиянием глобальных изменений климата. Для этого специалисты закрыли некоторые части скал специальной ветрозащитой, которая увеличила температуру их поверхности на 3–5 °C. В результате было установлено, что в подобной ситуации микроорганизмы, с одной стороны, будут сталкиваться с еще большим недостатком влаги, а с другой — им станет проще справляться с холодом.

Таким образом, результаты проведенного исследования показали, что проблему потепления в Антарктиде необходимо рассматривать комплексно, учитывая все положительные и отрицательные аспекты данного процесса. Ученые планируют вернуться к обследованным участкам скал через несколько лет для того, чтобы понять, как изменился состав сообществ микроорганизмов, и предсказать влияние глобальных изменений климата на микробов Антарктиды.

Источник: "Известия"