Безжизненные пустыни могут содержать сложные экосистемы в своих почвах
Люди часто проходят прямо по темным, зеленоватым, иногда приподнятым участкам пустынной почвы, известным как биологические почвенные корки. Однако эти неприглядные образования могут содержать хрупкие экосистемы, столь же разнообразные и сложно переплетенные, как в пышном тропическом лесу.
В сухих, бедных питательными веществами средах, таких как пустыня Моав в штате Юта, вместе могут объединяться бактерии, водоросли, грибы, лишайники, мхи и печеночники, формируя эти корки. Ученые только начинают документировать разнообразие видов, которые называют их своим домом.
«Это невероятно разнообразные микробные сообщества с сотнями различных организмов», — говорит Джейсон Раймонд, доцент Школы исследования Земли и космоса в Университете штата Аризона. Раймонд — старший автор трех новых статей в журнале Genome Association, посвященных микробам из почвенных корок Моава. В работах представлены геномы трех различных бактерий (родов Microvirga, Bacillus и Massilia), что раскрывает генетические инструменты, позволяющие им выживать в суровой среде.
Выживание в экстремальных условиях
Главная проблема для жизни в таких корках — получение питательных веществ, особенно углерода и азота. Исследования показали, как микробы адаптировались для улавливания скудных ресурсов и предотвращения их потерь. Все три бактерии обладают генами для производства жгутиков (для перемещения к питательным веществам) и биопленок (для закрепления на месте). При этом у них есть и специализации.
Например, штамм Bacillus имеет гены для производства сидерофоров — молекул, связывающих железо. А штамм Microvirga может поглощать сидерофоры из среды, но не производить их, потенциально «паразитируя» на усилиях соседа. Бактерия Massilia, в свою очередь, способна выживать в бескислородных (анаэробных) условиях, помогая удерживать питательные вещества в изолированных от воздуха участках среды.
«Каждый микроб имеет свою специализацию, и они дополняют друг друга», — отмечает Раймонд. Почти каждый организм в этом сообществе зависит от отходов или побочных продуктов жизнедеятельности другого организма, что создает невероятно эффективную систему рециклинга органического вещества.
Уязвимость и значение для астробиологии
Такая высокая взаимозависимость делает биологические почвенные корки уязвимыми. Антропогенное воздействие, например, движение внедорожников по пустыне, может разрушить эти мини-экосистемы, на восстановление которых могут потребоваться столетия.
С другой стороны, изучение этих сообществ показывает, как организмы могут сотрудничать, чтобы превратить бесплодную землю в оазис жизни. Это имеет прямое значение для астробиологии. Понимание того, как жизнь процветает в экстремальных условиях на Земле, помогает оценивать обитаемость других миров.
«Мы пытаемся найти на Земле примеры самых экстремальных сред, — говорит Раймонд. — Мы пытаемся проникнуть в места, где биология сталкивается с неорганической частью Земли, где любой необходимый питательный элемент нужно добывать из горной породы или атмосферы». Если жизнь может существовать там, она, возможно, сможет существовать где угодно.