Исследование китайских учёных раскрывает секреты жизни в экстремальных условиях Марианской впадины

Одно из существ, обнаруженных китайским глубоководным аппаратом «Фэндоужэ» / © CMG

Глубоководная зона Марианской впадины, расположенная в западной части Тихого океана, долгое время оставалась одной из самых загадочных экосистем планеты. Её глубина превышает 11 000 метров, а давление на дне достигает 1 100 атмосфер — это в 1000 раз выше, чем на уровне моря [1]. Именно здесь, в условиях вечной темноты, холода и экстремальных нагрузок, международная команда учёных из Китая обнаружила 7 564 вида микроорганизмов, 90% из которых ранее не были известны науке. Результаты исследования, опубликованные 15 апреля 2023 года в журнале Cell [2], проливают свет на то, как жизнь адаптируется к непредставимым для человека условиям.

Прорыв в глубоководных исследованиях
Образцы для анализа были собраны в 2020 году с помощью пилотируемого аппарата «Фэндоужэ» (Fendouzhe), оснащённого роботизированными манипуляторами и пробоотборниками, устойчивыми к давлению [3]. Аппарат достиг дна Бездны Челленджера — самой глубокой точки впадины. Учёные проанализировали метагеномы микробных сообществ, обнаружив уникальные генетические адаптации.

«Фэндоужэ» — первый в Китае пилотируемый подводный аппарат, способный работать на большой глубине / © VCG

Секреты выживания под давлением
Генетический анализ показал, что микроорганизмы вырабатывают специфические жирные кислоты, такие как докозагексаеновая кислота (DHA), которые стабилизируют клеточные мембраны, предотвращая их разрушение под давлением [4]. «Эти липиды действуют как молекулярные амортизаторы, сохраняя целостность клетки даже в самых экстремальных условиях», — поясняет доктор Ли Сяо, ведущий автор исследования.

Кроме того, некоторые микробы демонстрируют повышенную активность генов, ответственных за репарацию ДНК и транспорт питательных веществ, что позволяет им выживать в среде с минимальными ресурсами.

Оборудование, использованное для глубоководных исследований / © CMG

Биотехнологический потенциал: ключ к очистке планеты
Одно из самых многообещающих открытий — способность глубоководных микробов разлагать токсичные соединения, включая бензол, толуол и ксилол, которые являются основными компонентами нефтяных загрязнений [5]. Учёные предполагают, что ферменты этих организмов могут быть использованы для создания биотехнологий очистки океанов и почвы. «Их эффективность в разложении загрязнителей превосходит известные наземные аналоги», — отмечает микробиолог Анна Петрова, не участвовавшая в исследовании.

Экологическая роль и глобальные циклы
Обнаруженные микроорганизмы играют ключевую роль в глубоководных биохимических процессах. Они участвуют в круговороте углерода, разлагая органические останки, опускающиеся на дно, и регулируют концентрацию метана — мощного парникового газа [6]. Это открытие меняет представления о том, как углерод распределяется в океане и как глубоководные экосистемы влияют на климат.

Перспективы и вызовы
Несмотря на прорыв, Марианская впадина изучена менее чем на 5%. Учёные подчёркивают необходимость международного сотрудничества для защиты этих хрупких экосистем от антропогенного воздействия, включая глубоководную добычу полезных ископаемых [7].

«Каждое новое исследование напоминает нам, что океанские глубины хранят не только биологические, но и технологические секреты, которые могут помочь человечеству», — заключает доктор Сяо.