Вулканическое озеро показывает, как могла существовать жизнь на Марсе

Гидротермальное кратерное озеро вулкана Поас в Коста-Рике — одно из самых неблагоприятных мест обитания на планете. Вода ультракислая, полная токсичных металлов, а температура колеблется от комфортной до кипения. Кроме того, повторяющиеся «фреатические извержения» вызывают внезапные выбросы пара, пепла и камней. Несмотря на такие смертоносные извержения, гидротермальная среда может быть тем местом, где зародились самые ранние формы жизни на Земле и, возможно, также на Марсе, если там существовала жизнь.

Помимо изучения того, как жизнь может выжить в таких суровых условиях, изучение этих микробов дает подсказки о том, могла ли и как жизнь существовать на Марсе. «Один из наших ключевых выводов заключается в том, что в экстремальном вулканическом озере мы обнаружили лишь несколько типов микроорганизмов, но потенциальное множество способов их выживания», — говорит автор Джастин Ван, аспирант Университета Колорадо. «Мы считаем, что они выживают на окраинах озера, когда происходят извержения. Вот когда наличие относительно широкого набора генов может оказаться полезным».

Текущее междисциплинарное сотрудничество является продолжением предыдущей работы 2013 года. В то время исследователи обнаружили, что в вулканическом озере Поас существует только один вид микробов из рода Acidiphilium. Этот тип бактерий обычно встречается в кислых стоках шахт и гидротермальных системах, и известно, что у них есть несколько генов, адаптированных к различным условиям.

В последующие годы случилась серия извержений, и команда вернулась в 2017 году, чтобы посмотреть, произошли ли изменения в микробном разнообразии, а также для более всестороннего изучения биохимических процессов в организмах. Эта последняя работа показывает, что появилось немного больше биоразнообразия, но все еще преобладали бактерии Acidiphilium.

С помощью секвенирования ДНК организмов в образцах озера команда подтвердила, что бактерии обладают широким спектром биохимических способностей, которые потенциально помогают им переносить экстремальные и динамичные условия. К ним относятся пути создания энергии с использованием серы, железа, мышьяка, фиксации углерода (как у растений), как простых, так и сложных сахаров и биопластических гранул (которые микроорганизмы могут создавать и использовать в качестве запасов энергии и углерода во время стресса или голодания).

«Мы ожидали увидеть много генов, но не ожидали, что настолько, учитывая низкое биоразнообразие озера», — говорит Ван. «Это было довольно неожиданно, но абсолютно элегантно. Вполне логично, что именно так жизнь адаптировалась к нахождению в активном вулканическом кратерном озере».

Несмотря на часто смертельную среду, гидротермальные системы обеспечивают большинство ключевых компонентов для эволюции жизни, включая тепло, воду и энергию. Вот почему ведущие теории как Земли, так и Марса сосредоточены на таких местах. До сих пор предыдущие усилия по поиску жизни на Марсе были сосредоточены на руслах ручьев или речных дельтах, но авторы предполагают, что больше внимания следует уделять местам прошлых горячих источников (которые существовали на Марсе миллиарды лет).

«Наше исследование дает представление о том, как «земная жизнь» могла существовать в гидротермальной среде на Марсе», — объясняет Ван. «Но существовала ли когда-либо жизнь на Марсе и похожа ли она на микроорганизмы, которые есть у нас здесь, — это все еще большой вопрос. Мы надеемся, что наше исследование направит разговор на приоритетность поиска признаков жизни в этих средах, например, есть хорошие цели на краю кратера Джезеро, где сейчас находится марсоход Perseverance.