Сообщество микроорганизмов живет в сапфирово-голубом горячем источнике на высоте 8600 футов над уровнем моря на континентальном водоразделе. «Это бассейн, где вулканические газы поднимаются, смешиваясь с талым снегом и дождевой водой, – явление, которое обеспечивает исключительно высокий уровень разнообразия», – сказал Дэн Колман, доцент кафедры микробиологии и иммунологии Сельскохозяйственного колледжа и Литовского колледжа. Наука.

Колман обнаружил больше микробного биоразнообразия в образце размером с миниатюру, чем присутствует, если бы объединить все биоразнообразие животных и растений в Йеллоустоне. Некоторые из них были бактериями, а другие – археями, двумя из трех областей жизни, и менее половины из них были обнаружены ранее в гидротермальных системах. Некоторые даже могут быть современными родственниками древних микробов, потенциально предлагая уроки о жизни на ранней Земле и о потенциале жизни на других планетах.
«Мы думаем, что эта работа имеет довольно широкое значение, которое распространяется на несколько дисциплин», – сказал Колман, ведущий автор научной статьи, в которой объясняются находки МГУ в горячем источнике, известном как Smoke Jumper 3 или SJ3.

Газета была опубликована февр. 8 в онлайн-журнале Nature Communications. Соавторами были доцент Эрик Бойд и докторант Мелоди Линдси с кафедры микробиологии и иммунологии.
Бойд сказал, что статья уникальна тем, что она не просто описывает разнообразие горячих источников; он также объясняет условия, которые позволили этому разнообразию развиваться и сохраняться.

"Многие люди заинтересованы в открытии разнообразия. Это конечная цель. "Это замечательно", – сказал Бойд. "Дэн хотел знать, почему.

Почему у нас такое разнообразие и почему одни источники более разнообразны, чем другие?"
Колман приписывает такое разнообразие уникальной геохимии бассейна гейзеров Smoke Jumper, особенно SJ3.

Он сказал, что SJ3 – это идеальное место, чтобы начать понимать, как геологические процессы приводят к увеличению вулканических газов в гидротермальных системах и как это, в свою очередь, поддерживает микробную жизнь, которая зависит от химических источников энергии вместо энергии света.
«Мы показываем, что это связано с его географическим положением и, не говоря уже о том, что он расположен на вершине одного из крупнейших действующих вулканов в мире», – сказал он. "SJ3 расположен на большой высоте в континентальном водоразделе, особенности, которые не позволяют глубоким гидротермальным водоносным горизонтам достигать этой области."

Колман сказал, что SJ3 и другие подобные источники питаются большими объемами вулканических газов, которые образуются при кипении гидротермальных вод, когда они поднимаются к поверхности. Эти газы могут смешиваться с приповерхностными водами, такими как недавние осадки или талый снег.

Он отметил, что вулканический газ, который попадает в SJ3, очень отличается от газов, присутствующих в нашей атмосфере, тем, что ему не хватает кислорода. Скорее, вулканический газ обогащен водородом, метаном и оксидом углерода, в то время как вода, которую он проникает, очень окислена или богата кислородом. Смешивание таких разных типов жидкостей, вероятно, улучшает условия, которые могут поддерживать микробную жизнь, приводя к более высокому разнообразию и предоставляя новые возможности для использования их «загазованной» среды.

Сравнивая SJ3 со шведским столом, Колман сказал: «Так же, как большее разнообразие еды привлекает все больше и больше разных людей, так и горячий источник, который предлагает различные химические условия."

Так почему же исследователи МГУ сосредоточились на этом конкретном горячем источнике, когда в Йеллоустоне есть 14 000 горячих источников, которые они могли исследовать??
Бойд, давно интересующийся ролью водорода в поддержке микробов, которые получают энергию от химикатов, а не от света, сказал, что горячие источники Smoke Jumper и другие горячие источники парка были исследованы в 1920-х и начале 1930-х годов учеными из Вашингтонского института Карнеги.

Они опубликовали свои выводы в 1935 году, а затем работу U.S. Геологическая служба указала на особенно высокие объемы вулканического газа в бассейне гейзера Smoke Jumper.

Зная об этом, Бойд и четверо других провели день в Йеллоустоне в июле 2014 года, собирая образцы из SJ3 и трех близлежащих горячих источников.
«Один только взгляд на горячий источник не обязательно говорит о том, насколько он биоразнообразен», – сказал Бойд. "Но как только мы измерили pH источника и сделали другие измерения, мы поняли, что отбираем образцы уникального источника."

Колман сказал, что потребовалось еще примерно три года, чтобы запустить тесты генетического секвенирования и проанализировать результаты, которые выявили разнообразие микробного сообщества. Большинство горячих источников содержат несколько видов микробных организмов.

В нем были представители почти половины всех известных групп микроорганизмов, живущих на Земле, включая десятки и десятки некультивируемых архей и бактерий.
«Более того, многие из линий, которые мы обнаружили в SJ3, недавно привлекли значительное внимание из-за их способности информировать об эволюции метаногенеза (биологическое создание метана) в дополнение к ранее неизвестным типам метаногенов и глубоко разветвленным микробным линиям. связаны с подземными средами и многими другими загадочными линиями ", – сказал Колман. "Вероятно, что дополнительные исследования таких систем и интересных организмов внутри них дадут дополнительные важные сведения о микробной экологии и прольют новый свет на их роль в эволюции биогеохимических процессов."