Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.gpad.ac.ru/collaborations/pnpi/bulat.doc Дата изменения: Wed Jul 5 09:06:41 2006 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:26:10 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: ion drive

МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЕРНА ЛЬДА ОЗЕРА ВОСТОК В АНТАРКТИДЕ

В поисках жизни в озере Восток, Восточная Антарктида -
4 км подо льдом и 15 млн. лет изоляции

Группа Булата С.А.
ПИЯФ РАН, ОМРБ, С.-Петербург, Гатчина, Россия

В группе с 1999 г. проводятся молекулярно-биологические исследования
по выявлению микробов в глубоком (3650 м) керне льда Восток, в частности,
во льду, происходящим из замерзшей воды гигантского и единственного в своем
роде подледникового водоема - озера Восток, Центральная Восточная
Антарктида. Главной целью исследований является поиск микробной жизни в
озере Восток, условия в котором настолько экстремальны для жизни на Земле,
что сопоставимы с таковыми на других оледеневших планетах и лунах. Так,
озеро, будучи огромным по размерам (длина - 250 км, ширина - 60 км, глубина
- до 1200 м) и существовавшее в Антарктиде до ее оледенения в результате
сдвига материка в область Южного Полюса, в настоящее время погребено под 4-
км ледовым щитом и изолировано от внешней биоты как минимум на протяжении
15 млн. лет. В нем отсутствует свет, давление составляет около 400 атм.,
содержание органического углерода ультранизкое и очень вероятный большой
избыток кислорода (т.е. крайне окисленная среда), хотя температура воды
близка к точке замерзания, что пригодно для поддержания микробной жизни.
Проникновение в озеро и взятие проб воды - в ближайших планах Российской
Антарктической Экспедиции (РАЭ).
Исследование молекул рибРНК генов бактерий и архебактерий, впервые в
России проведенное строго, с учетом критериев, выработанных для практики
судебной медицины и изучения «древней» ДНК, дало результаты, приведшие к
пересмотру общей биогеохимической картины озера Восток. В том числе
сенсационное обнаружение во льду озера хемоавтотрофных термофильных
бактерий позволило иначе взглянуть на возможную микробную жизнь в воде
озере Восток и ее происхождение.

В частности, в результате молекулярно-филогенетических исследований
показано, что озерный лед практически не содержит как клеток, так и
высвобожденную ДНК бактерий и архебактерий. Только в горизонте этого льда с
минеральными осадочными включениями, образующегося у береговой черты озера,
были обнаружены несколько бактериальных филотипов, прошедших множественные
биологические контроли на контаминацию. Среди них неожиданной оказалась
находка термофильных хемолитоавтотрофов, обнаруженных в двух разных по
глубине горизонтах озерного льда, что вместе с геологическими и
геофизическими свидетельствами уже привело к пересмотру общей картины озера
Восток. Так, в настоящее время в плане геологии озерная котловина
рассматривается как древний разлом в Земной коре (рифтовый грабен), в
трещинах которого происходит циркуляция геотермальных вод, инициируемая
спорадическими сейсмо-тектоническими событиями. Предполагается, что в этих
водах на глубине 2-3 км могут жить хемолитоавтотрофные термофильные
бактерии, которые вместе с осадочными породами «выбрасываются» в воду
озера, а затем быстро вмерзают в лед.
Изучение более чистого и без минеральных включений озерного льда,
образующего над глубоководной часть озера, пока не дало ни одной
достоверной находки. В сезон 2005-2006 гг. РАЭ уже получила 27 м нового,
более близкого к воде озерного льда (менее 100 м осталось до воды озера),
который в самое ближайшее время станет предметом нового комплексного
исследования.
Глубокий атмосферный лед керна Восток возраста более 140 тыс. лет
также не показал достоверных находок, что свидетельствует в пользу полной
изоляции озерной биоты по крайней мере на протяжении 15 млн. лет.
Единственно найденное исключение - базальный слой ледника, содержащий
помимо пыли атмосферного происхождения материал с коренного ложа
Антарктики. В этом слое обнаружены прошедшие все контроли на контаминацию
два бактериальных филотипа (один из которых известный психрофил), которые,
однако, судя по всему, представляют микробиоту коренного ложа Антарктики, а
не жизнь в озере Восток.
Предварительные данные по содержанию микробных клеток во льду керна
Восток подтверждают молекулярно-биологические результаты. Так, методом
проточной цитометрии (с учетом молекулярно-биологической оценки
контаминации образцов) показано, что истинное микробное содержание во льду
как озерного, так и атмосферного происхождения составляет не более
нескольких клеток на мл воды, что означает практически стерильную среду.
Таким образом, озерный лед керна Восток характеризуется ультранизким
содержанием биомассы, которая к тому же распределена в керне неравномерно и
коррелирует с присутствием во льду минеральных осадочных включений озерного
происхождения. Следствием этого может являться то, что и вода озера (по
крайней мере, верхний приледный слой) практически не содержит микробов.
Если это подтвердится в дальнейших исследованиях, то подледниковое озеро
Восток может стать первым примером огромного практически безжизненного
водоема на Земле, на котором идеально отрабатывать методические и
технические приемы для поиска и доказательства внеземной жизни на планетах
и лунах, где есть лед (например, Марс и спутник Юпитера Европа). Кроме
того, в воде озера, насыщенной кислородом и бедной по химии окислительно-
восстановительных реакций, есть шанс найти крайне необычные для Земных
условий формы жизни.


Литература


1. Bulat, S.A., Alekhina, I.A., Blot, M., Petit, J.-R., de Angelis, M.,
Wagenbach, D., Lipenkov, V.Ya., Vasilyeva, L.P., Wloch, D.M., Raynaud,
D. and V.V. Lukin (2004) DNA signature of thermophilic bacteria from the
aged accretion ice of Lake Vostok, Antarctica: implications for
searching for life in extreme icy environments. Int J Astrobiology
3(1):1-12

2. Priscu, J. C., M.C. Kennicutt II, R.E. Bell, S.A. Bulat, J.C. Ellis-
Evans, V.V. Lukin, J-R. Petit, R.D. Powell, M.J. Siegert and I. Tabacco
(2005) Exploring Subglacial Antarctic Lake Environments. EOS
(Transactions, AGU), v. 86, No. 20, pp 193, 197

3. Petit J.R., I. Alekhina and S. Bulat (2005) Lake Vostok, Antarctica:
Exploring a Subglacial Lake and Searching for Life in an Extreme
Environment. In: Lectures in Astrobiology, Vol. I, Series: Advances in
Astrobiology and Biogeophysics, Gargaud, M.; Barbier, B.; Martin, H.;
Reisse, J. (Eds.), Springer, ISBN: 3-540-22315-0, p. 227-288