Материал представляет собой перевод статьи, подготовленный в рамках работы студенческого переводческого бюро Тольяттинского государственного университета.

На исследовательском объекте Инженерного корпуса армии США в центральной Аляске находится уникальный туннель, уходящий под землю. В его стенах на глубине более 100 метров торчат кости мамонтов. Однако группа исследователей под руководством Тристана Каро приехала на этот удалённый объект не за древними окаменелостями. Учёные охотились за кое-чем гораздо более мелким – и более пахучим.

Источник: freepik.com

– Первое, что замечаешь, когда заходишь внутрь, – ужасный запах. Пахнет как в затхлом подвале, который слишком долго не проветривали, – рассказывал Тристан Каро, – Но для микробиолога это повод для радости, потому что интересные запахи часто имеют микробное происхождение.

Привыкнув к резкому запаху, Каро и его коллеги сосредоточились на извлечении образцов вечномёрзлого грунта, каждый из которых содержал тысячи микроскопических организмов. Эти микробы провели в замороженном состоянии внутри ледяного грунта до 40 000 лет, но после тысячелетий спячки пришло время пробуждения. Поведение этих микробов поможет исследователям лучше понять – и, возможно, подготовиться – к тому, что в условиях потепления на Земле кажется почти неизбежным.

– Это один из наименее исследованных вопросов в прогнозировании климатических изменений, – пояснил геолог из Университета Колорадо в Боулдере Себастьян Копф. – Как таяние всей этой мёрзлой земли, где, как мы знаем, хранятся огромные запасы углерода, повлияет на экологию регионов, где располагаются области вечной мерзлоты, и на темпы изменения климата?

Микробы поглощают органические вещества и в результате выделяют в атмосферу метан и углекислый газ, которые, к сожалению, относятся к наиболее активным и вредным из парниковых газов. Сегодня человечество пытается сократить их объём. Главное опасение заключается в том, что таяние вечной мерзлоты высвободит огромное количество микробов, что запустит процесс выброса газов. Разрушительный замкнутый круг.

– Эти образцы грунта – вовсе не мёртвая материя. Они по-прежнему вполне способны поддерживать жизнь микробов, которые могут разлагать органическое вещество и выделять углекислый газ, – заявил Каро.

Чтобы увидеть, что может произойти по мере роста температур в Арктике, Каро и Копф добавили в образцы воду. Помимо разложения органики, микробы также потребляют воду для создания жировых мембран, которые окружают все живые клетки. Затем учёные поместили образцы в термостат с температурным диапазоном от 4 до 12 градусов по Цельсию. Для человека температура не слишком высокая, но всё же выше точки замерзания – а для Арктики и вовсе экстремально высокая.

– Мы хотели смоделировать, что произойдёт летом на Аляске, когда подобные температуры проникнут в более глубокие слои вечной мерзлоты, – сказал Каро.

Выводы исследовательской группы Каро, опубликованные в журнале JGR Biogeosciences, показали неожиданную динамику. Обычно бактерии полностью обновляют клетки своей колонии за несколько часов, но образцы из вечной мерзлоты начали этот процесс крайне медленно, иногда обновляя в день только по одной клетке на 100 000. Однако примерно через шесть месяцев популяция резко выросла. Некоторые колонии разрослись настолько, что образовали вязкое вещество (так называемую биоплёнку), которое можно было увидеть без микроскопа.

В то же время температура, похоже, играла в клеточном росте меньшую роль, чем предполагали исследователи. Внезапное воздействие более высоких температур не так уж и сильно ускоряло размножение микробов. Это открытие имеет большое значение для Арктики, где летние периоды становятся и теплее, и длиннее.

– За лето на Аляске может быть один жаркий день, но гораздо важнее то, что летний сезон удлиняется, и эти относительно высокие температуры распространяются на осень и весну, – пояснил Каро.

Пока неясно, почему древние микробы после выхода из спячки повели себя именно так. Кроме того, предстоит выяснить, свойственен ли такой медленный старт и другим микробным колониям, найденным по всему миру.

– В мире много зон вечной мерзлоты: на Аляске, в Сибири, в других северных холодных регионах. Мы взяли образцы лишь с крошечной её части, – сообщил Каро.

Есть по крайней мере ещё одна серьёзная проблема, которую следует учитывать. Хотя авторы исследования сомневались, что их образцы микробов с Аляски могут заразить человека, они перестраховались и содержали их в регулируемой закрытой среде. Другие виды бактерий, которые проснутся после долгого сна в вечной мерзлоте, могут оказаться несколько более агрессивными.

Источник

Переводчик: Глеб Трапезников

Редактор: Александра Москалюк