Микробы из вечной мерзлоты ожили спустя 40 тысяч лет. И это только начало

Вечная мерзлота кажется надёжным природным холодильником, где всё древнее давно застыло и больше не представляет угрозы. Но эксперимент показал неожиданное: микроорганизмы, запертые в промёрзшей почве Аляски со времён ледникового периода, оказались живыми — и при повышении температуры начали активно размножаться. Главный вопрос теперь не в том, как они выжили, а в том, что произойдёт с климатом, когда вечная мерзлота продолжит таять, и что ещё проснётся вместе с ней.

Как берут образцы вечной мерзлоты для исследований: тоннель с костями мамонтов

Чтобы изучить древнюю жизнь, замурованную в мерзлоте, группа учёных под руководством Тристана Каро из Университета Колорадо в Боулдере отправилась в необычное место. Образцы были собраны в исследовательском тоннеле вечной мерзлоты — объекте Инженерного корпуса армии США, расположенном в центральной Аляске, недалеко от Фэрбанкса. Тоннель тянется более чем на 100 метров вглубь промёрзшего грунта.

Внутри он похож на шахту, и прямо из стен торчат кости древних бизонов и мамонтов. Вечная мерзлота вообще умеет сохранять животных тысячелетиями, поэтому для учёных такие тоннели похожи на природные архивы.

«Первое, что замечаешь, когда заходишь внутрь, — ужасный запах. Будто подвал, в котором никто не убирался целую вечность», — описывает Каро.

Для микробиолога, впрочем, такой запах — хороший знак: он говорит о присутствии живых микроорганизмов.

Учёные извлекли образцы грунта возрастом от 4 до 42 тысяч лет. Затем их доставили в лабораторию, добавили воду и инкубировали при температурах 4 и 12 °C — прохладных для человека, но для Арктики это практически жара. Цель — имитировать условия аляскинского лета и будущие климатические сценарии, при которых тепло проникает в глубокие слои мерзлоты.

Как древние микробы оживают после разморозки

Первые недели и месяцы образцы практически не подавали признаков жизни. Рост микробов оставался крайне медленным в первые 30 дней после размораживания. В начальный период лишь примерно одна клетка из 100 000 делилась за сутки — для сравнения, большинство лабораторных бактерий удваивается за несколько часов.

Но примерно через шесть месяцев учёные зафиксировали «драматические» изменения в образцах. Микробы начали формировать видимые слизистые структуры — биоплёнки. Биоплёнка — это организованное сообщество микроорганизмов, прикреплённых к поверхности и окружённых защитной слизью. Её появление говорит о том, что клетки не просто поодиночке выживают, а кооперируются и активно растут.

Чтобы отследить этот процесс, исследователи использовали метод с «тяжёлой» водой, содержащей дейтерий: он показывает, как клетки встраивают жидкость в свои мембраны. Это позволило точно измерить скорость роста даже на самых ранних стадиях.

Почему древние микробы из мерзлоты — это проблема для климата

Сам факт, что 40-тысячелетние организмы способны ожить, впечатляет, но настоящая проблема — в другом. Когда мерзлота тает, микробы начинают разлагать органику и выбрасывать в атмосферу углекислый газ и метан — мощные парниковые газы.

Вечная мерзлота покрывает почти четверть суши Северного полушария. В арктической мерзлоте хранится около 1 700 миллиардов тонн органического углерода — это почти вдвое больше, чем содержится во всей атмосфере Земли. Эта гигантская «морозильная камера» тысячелетиями удерживала остатки растений, животных и микробов вне углеродного цикла. Теперь замок начинает открываться — и это уже влияет не только на климат, но и на города на вечной мерзлоте.

«Это одна из главных неизвестных в климатологии, — говорит соавтор исследования, профессор геологических наук Себастьян Копф. — Как повлияет таяние всех этих промёрзших грунтов с огромными запасами углерода на экологию регионов и темпы изменения климата?»

Таяние мерзлоты: долгое арктическое лето опаснее короткой жары

Один из ключевых выводов исследования — важна не столько пиковая температура, сколько продолжительность тёплого периода. Учёные заметили, что колонии не просыпались заметно быстрее при более высокой температуре. Разница между 4 °C и 12 °C оказалась не такой существенной, как продолжительность прогрева.

Результаты указывают на практический урок для реального мира: после жаркого периода может пройти несколько месяцев, прежде чем микробы станут достаточно активными, чтобы выбрасывать парниковые газы в больших объёмах. Это означает, что чем длиннее становятся арктические лета, тем выше риски для планеты.

«Один жаркий день аляскинского лета мало что решает. Гораздо важнее — удлинение тёплого сезона, когда высокие температуры захватывают осень и весну», — объясняет Каро. Представьте это как разморозку холодильника: если его выключить на час, содержимое уцелеет, но если оставить открытым на неделю — всё испортится.

Еще больше познавательных материалов вы найдете в нашем Telegram-канале. Обязательно подпишитесь!

Что учёные пока не знают о микробах вечной мерзлоты

Исследование важное, но его авторы первыми признают ограничения. «В мире огромное количество вечной мерзлоты — на Аляске, в Сибири и других северных регионах. Мы взяли лишь крошечный срез», — говорит Каро. Остаётся открытым вопрос, будут ли древние микробы из мерзлоты в других местах вести себя так же — или активироваться быстрее, медленнее, выделяя другие газы.

Ещё одна неизвестная — древние микробы строят свои мембраны не из обычных фосфолипидов, а из гликолипидов, которые, предположительно, служат им своеобразным антифризом. Как именно эта адаптация влияет на скорость пробуждения и поведение колоний в разных условиях, пока неясно.

Исследование показало, что мерзлота не «выбрасывает» весь углерод сразу при оттаивании — микробы оживают постепенно, и между началом таяния и масштабными выбросами проходит время. Это критически важно для климатических моделей, которые до сих пор не учитывают эту задержку.

Понимание того, с какой скоростью просыпаются арктические микробы, напрямую влияет на точность прогнозов о будущем климата. Один тоннель на Аляске — только начало, дальше нужно изучить Сибирь, Канаду, Скандинавию.