В тысячелетних льдах Антарктики нашли живой источник метана

Ученые из России, Новой Зеландии и США исследовали многолетнемерзлые отложения из долины Майерса (Антарктида) на наличие в них микроорганизмов-метаногенов. В нескольких образцах они нашли не только биогенный метан, но и его ранее неизвестный источник — архей рода Methanosarcina, которые пока не удалось вырастить в лабораторных условиях (некультивируемые). Они сохраняли жизнеспособность более 15 000 лет. Научная статья опубликована в журнале FEMS Microbiology Ecology. В холодных биотопах достаточно часто находят архей, способных производить метан. Однако сведения о том, какие микроорганизмы занимаются этим в подповерхностных слоях многолетней мерзлоты в Антарктике, пока весьма разрозненные. Чтобы дополнить их, международная команда исследователей в 1995 году вырезала цилиндр многолетней мерзлоты в долине Майерса (координаты 78°05'49.4"S 163°48'44.8"E) с глубины 4,98 метров (температура на ней составляла -17 градусов по Цельсию). Из этого цилиндра получили две пробы Ant1 и Ant2, «при жизни» находившиеся на глубине 2,04 и 3,75 метров. Первая состояла из льда на 75 процентов, вторая — на 50 процентов. Их возраст определили методом термолюминесценции. Он составил 15 000 и 30 000 лет соответственно. Из обоих образцов отфильтровали метан и посчитали его количество. По одному грамму многолетней мерзлоты развели в специальной среде для культивирования микроорганизмов-анаэробов — таких, которые способны функционировать в отсутствие кислорода. Их культивировали 10,5 лет (с 2005 по 2016 годы) при температуре от 6 до 20 градусов по Цельсию с добавлением смеси газов (80 процентов H2 и 20 процентов CO2) либо уксусной кислоты в качестве источника углерода. На протяжении этого времени ученые измеряли концентрацию метана, выделяемого микроорганизмами в питательную смесь. Кроме того, они изучали колонии под микроскопом, а также получили метагеномы (совокупность нуклеиновых кислот всех присутствующих микроорганизмов) всех культур. Выяснилось, что помимо нескольких видов архей в многолетней мерзлоте (Ant1) присутствуют скелеты диатомовых водорослей. Поскольку образцы собирали недалеко от берега замерзшего озера, наличие диатомей неудивительно: в прошлом, когда климат был более теплым, это озеро и окружающие территории содержали в себе жидкую воду. Возраст панциря обнаруженного диатомового совпал с термолюминесцентной оценкой возраста образца многолетней мерзлоты. Клетки анаэробных архей в культурах образовывали шарообразные скопления. Концентрация выделяемого метана в различных культурах, полученных из Ant1, колебалась от 0,8 до 45 процентов. В метагеноме Ant1 присутствовала 16S РНК археи Methanosarcina lacustris. Однако чистую культуру этого микроорганизма получить так и не удалось. Отсюда ученые сделали вывод, что в многолетней мерзлоте из долины Майерса обитает какой-то неизвестный вид архей, очень близкий к Methanosarcina lacustris. Его геном удалось собрать на 99,84 процента. Описанное исследование — одно из немногих, в котором получили сведения об анаэробных микроорганизмах глубоких, а не поверхностных слоев многолетней мерзлоты. В последних раньше находили архей родов Halobacteria и Methanomicrobia. Также эта статья первая, в которой показана способность архей-метаногенов из многолетней мерзлоты сохранять жизнеспособность 15 000 лет.