В октябре текущего года в журнале Life вышла статья, авторы которой опять предложили для обсуждения известный еще с середины прошлого века дискуссионный вопрос о возможности сохранения жизнеспособности бактерий и архей, замурованных сотни миллионов лет назад в залежах каменной соли, так называемых галитах.
Месторождения галита встречаются на Земле достаточно часто. Они образуются, когда существовавший долгое время водоем с соленой водой (озеро, лиман, мелкое море и так далее) высыхает, обнажая залежи каменной соли. Залежи галита могут достигать огромных размеров по площади и уходить в глубину на сотни метров. При этом, кристаллы образующейся соли NaCl настолько плотные, что сформированный ими галит может использоваться, в частности, для долгосрочного хранения водорода или радиоактивных отходов. В процессе кристаллизации соли внутрь галита иногда могут попадать крохотные капельки воды диаметром в пару десятков микрон или даже еще меньше. Ну а вместе с ними в сверхплотную ловушку часто попадают и микроорганизмы, которые в этих капельках находились.
В таком замурованном виде капельки воды могут храниться как бы запечатанными тысячи и даже миллионы лет до тех пор, пока до них не доберутся ученые. Первые опыты по наблюдению и культивированию прокариот, извлеченных из частиц галита, собранных в соляных шахтах, были осуществлены еще в 60-х годах прошлого века, и с тех пор различные группы исследователей неоднократно к ним возвращались.
Что же в итоге удалось выяснить? Внутри упомянутых капелек под микроскопом иногда удавалось рассмотреть типичных одноклеточных обитателей соленых водоемов — бактерии и археи, причем, в некоторых случаях, по сообщениям исследователей они оказались вполне жизнеспособными. Наиболее часто сообщалось об обнаружении спорообразующих бактерий класса бацилл и архей класса галобактерий. В принципе, в этом не было бы ничего особо необычного, если бы не возраст кристаллов галита, в которых были «законсервированы» микробы. В некоторых случаях сообщалось об их «воскрешении» из пород, образовавшихся десятки и даже сотни миллионов лет назад (рекорд в этом смысле, по видимому, установила статья, в которой утверждается об обнаружении жизнеспособных бактерий в образцах галита возрастом около 350 миллионов лет).
Одно время предполагалось, что такое возможно благодаря тому, что бактерии в неблагоприятных условиях (засуха, резкое ограничение доступности питательных веществ и так далее) могут образовывать споры, а археи переходить в «экономичный» режим существования, когда они впадают в некий режим анабиоза, при котором каждая палочкообразная клетка превращается в 3–4 маленьких клетки шарообразной формы, внутри которых почти прекращается метаболизм. Идея в обоих случаях заключается в том, что бы попытаться пережить трудный период как бы впав на это время в спячку.
Однако, в настоящее время в ряде работах показано, что воздействие некоторых неблагоприятных факторов делает выживание микробов, «спящих» в течении сотен миллионов лет практически нереальным. Например, накопленный ущерб от эффекта распада радиоактивного изотопа калия 40K, в какой‑то концентрации всегда присутствующего в соленой воде, за 100 млн. лет заведомо приведет к необратимой деградации основных молекулярных структур клетки. Еще быстрее разрушают клетку такие процессы как спонтанная рацемизация аминокислот, гидролиз связей между аминокислотами в белках, деградация нуклеиновых оснований в РНК и ДНК и так далее. С учетом вышеперечисленных факторов способность к возрождению биологической активности клетки прокариот после длительного нахождения в пассивном состоянии, по видимому, вряд‑ли сохраняется более сотни тысяч лет.
Это косвенно подтверждается и результатами масштабного исследования 2014 года, в котором изучался галит из Долины Смерти в Калифорнии. Авторы взяли 881 образец с различной глубины вплоть до слоев, соответствующих времени их образования около 100 тыс. лет. назад. В итоге, удалось вырастить культуры галобактерий лишь из пяти кристаллов галита (что соответстваует менее, чем одному проценту от их общего количества), причем, ни один из них не был датирован возрастом старше 34 тыс. лет. Эти же результаты удалось частично воспроизвести и в других лабораториях.
Итак, «спящие» культуры бактерий и архей по чисто физико‑химическим причинам не могут сохраняться на протяжении сотен тысяч, не говоря уже о миллионах лет. Но, если мы предположим, что они очень редко, например, раз в тысячу лет, могут просыпаться, что бы починить накопленные за время «спячки» повреждения, а потом опять впадать в некий аналог состояния анабиоза, то это, по крайней мере, чисто теоретически, не выглядит невозможным. Понятно, что исследовать такие процессы в лаборатории, если они действительно имеют место, крайне затруднительно, ибо ученые так долго не живут.
Однако, при таком объяснении неизбежно встает еще один вопрос — откуда замурованная в галите клетка берет энергию для осуществления «ремонта»? Из всех возможных более‑менее реалистичных вариантов здесь просматривается только один — радиолиз воды за счет радиоактивного распада каких‑то содержащихся вблизи залежей каменной соли химических элементов. То, что жизнедеятельность микроорганизмов действительно может поддерживаться таким образом, уже доказано экспериментально. Мало того, известно, что в одних и тех же месторождениях вместе с галитом часто встречается и хлорид калия — сильвин, а он, как уже отмечалось выше, содержит некоторое количество нестабильных изотопов 40K.
Но, что бы иметь возможность использовать в качестве источника энергии образующиеся при облучении воды молекулы водорода, клетка должна обладать особым ферментом — гидрогеназой. При этом, в секвенированных геномах галобактерий, выращенных, по версии исследователей, из извлеченного из галита биологического материала, данного фермента не обнаруживается. Более того, сравнение генома штамма галабактерии Halobacterium sp. NMX12-1, выращенной из образцов галита возрастом около 250 млн. лет с геномом штамма Halobacterium hubeiense strain JI20-1, выращенной из образца галита, возраст которого оценивается в 123 млн. лет, показывает разницу в нуклеотидных последовательностях их ДНК, равную примерно 3%, в то время, как у разошедшихся 120–130 млн. лет назад прокариот она бывает обычно около 20%, то есть, на порядок больше.
Таким образом, исходя из совокупности фактов, следует признать, что существование жизнеспособных бактерий и архей, замурованных десятки миллионов лет назад в залежах каменной соли, весьма сомнительно. Скорее всего, обнаруженные там микроорганизмы попали туда из‑за не очень качественно сделанной наружной стерилизации образцов (жизнь такая штука, что ее совсем не просто надежно вытравить), либо в гораздо более поздние эпохи в процессе так называемого процесса рекристаллизации, при котором в галит может попадать вода из внешней среды.
В то же время, следует подчеркнуть, что сохранение жизнеспособности микробов внутри галита, сформированного несколько десятков тысяч лет назад, выглядит вполне реальным. Впрочем, заранее нельзя исключать, что новые исследования позволят уточнить, или даже существенным образом пересмотреть сделанные выше предварительные выводы, так что, будем ждать новых работ на эту интригующую тему.
