Есть ли жизнь в озере Восток

nasa.gov
// Подо льдом Антарктиды обнаружили неизвестную форму жизни
Татьяна Зимина («Наука и жизнь», специально для КШ)

В ноябре в Антарктиду на поиски жизни в подледном озере Восток отправляется новая российская экспедиция. Главная задача — добыть чистую озерную воду и ответить на вопрос: действительно ли там есть неизвестная нам жизнь. Ученые уже обнаружили микроорганизм, не похожий ни на какой другой в мире.

Про непонятную бактерию из антарктического озера рассказывает Сергей Булат. Он заведует лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова (ПИЯФ). А рассказывает он про нашу, земную бактерию не где-нибудь, а в Институте космических исследований РАН, на семинаре Дней космической науки. Где астробиология — и где озеро Восток? В чем связь?

Лаборатория криоастробиологии

Подразделение с таким красивым названием создали в ПИЯФ весной 2014 года. У него две цели: неизвестная («внеземная») жизнь в озере Восток и молекулы жизни (азотистые основания, аминокислоты и пр.) в частичках космической пыли и комет, собранных в Антарктиде.

Поисками жизни вне Земли люди занимаются уже давно и готовы тратить на это миллиарды всяческих денег. Успехов пока немного. Самое главное достижение — обнаружение американским марсоходом «Кьюриосити» в декабре 2012 года органических веществ и водяного пара (какая жизнь без воды!) в образцах марсианского грунта. Правда, тут встают два вопроса: не занесены ли эти самые органические вещества на Марс с Земли (вместе с земными инструментами) и не погибли ли живые формы, которые, возможно, находились в пробах грунта, в ходе анализа?

Чтобы ответить на эти вопросы, и нужна вода из озера Восток. В этой точке сходятся астробиологи и микробиологи земные.

pnpi.spb.ru

-89,2 °C

Абсолютный минимум температуры на планете зафиксирован 21 июля 1983 года возле станции «Восток». Ещё более лютый холод, -91,2 °C, определили по спутниковым замерам на японской станции «Купол Фудзи». Но этот рекорд не прзнан из-за способа измерения с большой погрешностью.

Озеро отделено от внешнего мира четырехкилометровой толщей льда на протяжении миллионов лет. Температура воды в нем минус 2,65 градуса Цельсия, давление — 400 атмосфер. И планетологи утверждают, что жизнь там возможна. Подобные озера могут существовать и под ледовыми полярными шапками Марса, и на спутниках Юпитера — Европе и Энцеладе. То есть исследовать пробы воды из Востока — значит одновременно и отработать технологию поиска жизни на чужих планетах, и, вероятно, найти иную жизнь у себя на Земле.

Реликтовый водоем по счастливой случайности находится как раз под одноименной российской полярной станцией. Средняя годовая температура здесь минус 55 градусов, а зимой доходит до минус 89 градусов. Каждый год с августа по ноябрь образуется огромная озоновая дыра, через которую к поверхности Антарктиды поступают губительные космические лучи. К этому набору местных условий стоит добавить высоту 3,5 километра над уровнем моря. Так что жизни вблизи станции «Восток» нет.

— Сюда не залетают даже птицы! — говорит Сергей Булат.

Чтобы добраться до древнего озера, российские исследователи из Арктического и Антарктического научно-исследовательского института пробурили скважину в ледовом щите. Работа шла многие годы с перерывами, пока 5 февраля 2012 года бур не проник в озеро.

Вот этот-то момент проникновения мог стать моментом истины, но пока не стал. Наши инженеры придумали, как сделать так, чтобы в девственно чистое озеро не попало ничего из внешнего мира: они сыграли на разнице давлений, так что озерная вода поднялась по скважине аж на 600 метров, вытесняя более легкую буровую жидкость вверх и не позволив ей тем самым попасть в озеро. Но специалисты не смогли предупредить смешивание поднявшейся по скважине воды с этой самой буровой жидкостью, в основном состоящей из керосина. Так что изучать пришлось содержимое ледяного керна, образовавшегося из керосино-водяной смеси.

Michael Studinger/nasa.gov

Nicolle Rager-Fuller/NSF

Чтобы добраться до поверхности озера, пришлось пробурить 3769, 3 метра льда.

Тогда ученые взяли на анализ озерную воду, намерзшую на буровой колонне снаружи. Обработку материала сначала организовали во Франции, в Лаборатории гляциологии и геофизики окружающей среды — в специальных чистых комнатах, насколько возможно избавленных от пыли, ведь пыль содержит ДНК в огромных количествах. Затем провели генетические исследования в двух независимых российских лабораториях: в ПИЯФе и ОИЯИ (Дубна). Тогда и нашли бактерию неизвестного вида, не похожую ни на что существующее в природе.

Сначала подсчитали содержащиеся в полученных образцах клетки, их оказалось 167 штук в одном миллилитре — совсем немного.

— В океане их содержание — миллион на миллилитр, — говорит Сергей Булат. — Было в пробах немного образцов ДНК. Мы их амплифицировали, клонировали, секвенировали и нашли десятки видов бактерий, но все они были из нашей библиотеки загрязнителей, за исключением неизвестного вида W 123-10.

Ученые сравнили обнаруженный вид с видами, содержащимися в мировой базе данных микроорганизмов, но не нашли сходства ни с одним из них более чем на 90%. А это обязательное условие для того, чтобы отнести организм к тому или иному виду.

— Здесь сходство было менее 86%, — отмечает заведующий лабораторией. — Мы построили дерево родства с известными крупными видами — ни к одному из них филогенетически наш микроорганизм не подходит.

Иллюстрация: Michael Studinger /NSF

Контуры озера Восток, полученные с помощью гравитационных измерений

— Есть основания полагать, что неизвестная жизнь в верхних слоях озера Восток существует, но мы это не доказали. Необходимо собрать чистую воду без керосина, — говорит Сергей Булат.Исследование, проведенное год спустя на образцах «керосино-водяного» ледяного керна, не дало ученым ничего — ни одного неизвестного организма обнаружено не было.

Новое проникновение в озеро намечено на январь 2015 года. До его поверхности буровикам надо будет пройти 45 метров, на это уйдет недели две. Исследователи хотят добраться до нижних слоев воды и с помощью подводного аппарата взять там пробы. Заодно предстоит измерить содержание в озерной воде кислорода. Ведь по расчетам, произведенным на основании косвенных данных (по «мгновенной» скорости коррозии бура и бурному газовыделению), этого газа там слишком много, для того чтобы могла существовать жизнь, — 800 миллиграммов на литр, в то время как даже в лабораторных (читай: тепличных) условиях бактерии выживают лишь при содержании кислорода менее 70 миллиграммов на литр.

Новую порцию воды из озера Восток планируют доставить в лаборатории в мае будущего года.

 

Опубликовано в журнале "Кот Шрёдингера" №2 (02) декабрь 2014 г.

Подписаться на «Кота Шрёдингера»