PNAS: бактерии в Антарктиде используют водород в качестве источника энергии

Большая часть микроорганизмов в Антарктиде использует водород как горючее, которое добывает из воздуха. Статься с этой информацией опубликована в журнале PNAS.


Данным заключением поделилась международная группа ученых, которая обследовала 451 разновидность микроорганизмов из заледенелых почв Восточной Антарктиды и осуществила их генетический анализ. Как оказалось, эти микроорганизмы на филогенетическом «древе жизни» разделились со своими сородичами с остальных континентов приблизительно миллиард лет тому назад.

Эти непростые микроорганизмы-экстремофилы можно встретить на пустых ото льда почвах по направлению к леднику Маккей на Земле Виктории, ближе к северу. Очень мало растений или животных смогли бы обитать в данной среде, в которой практически нет воды, температура воздуха ниже нуля и холодные зимы. Однако здесь в одном грамме почвы можно найти не одну сотню разновидностей микроорганизмов и миллионы клеток, которые способны образовывать необычную экосистему. Каким образом группы микробов научились выживать в подобных условиях, ведь этого им нужно было отыскать безопасную замену фотосинтезу?

Удалось выяснить, что четвертая часть этих антарктических почвенных микроорганизмов содержит в себе компонент под названием RuBisCO. Он дает возможность растениям пользоваться солнечными лучами, чтобы извлекать углекислый газ из воздуха и трансформировать это в биомассу. Практически весь органический углерод планете Земля получает благодаря фотосинтезу. Тем не менее, есть сведения о том, что почти 99% антарктических микроорганизмов, который содержат в себе RuBisCO, не могут воспользоваться солнечными лучами. Этот процесс им может заменить хемосинтез.


Для того чтобы переработать углекислый газ в биомассу, они используют не солнечные лучи, а неорганические связи, которые содержаться в атмосфере, а она, в свою очередь, состоит из азота, кислорода и углекислого газа, и содержит в себе метан, окись углерода и водород.
Водород в атмосфере содержится в малом количестве, но несмотря на это в воздушной сфере есть бесконечный резерв этих молекул для микроорганизмов способных извлечь их.

Эксперимент выявил, что 90% антарктических почвенных микроорганизмов извлекают водород из воздуха, еще приблизительно 1% может пользоваться метаном, и почти 30% окисью углерода. Микроорганизмы питаются энергией из водорода, метана и углерода, после объединяя их с кислородом во время химического этапа напоминающего медленное сгорание. Одним побочным продуктом впоследствии данного этапа является вода. Исследования показали, что микроорганизмы поглощают атмосферный водород даже при температуре –20°C и способны извлечь его в нужной мере, чтобы удовлетворить свою необходимость в энергии. Также, водород способен заставить работать хемосинтез, который предоставляет нужное количество органического углерода и поддерживает жизнеспособность всей группы. Касаемо других микроорганизмов, они могут получить доступ к углероду, поглотив своих сородичей, которые живут за счет водорода или вырабатывают его. Подобная схема с водородом может обеспечивать и внеземную жизнь.