Głęboko pod lodem antarktycznym starożytne jezioro pełne jest form życia, które jedzą skały. Próbki chłodnego naparu z jeziora Whillans, które leży na wysokości 2600 stóp poniżej pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej, pokazują, że w zakopanej części wód znajduje się prawie 4000 gatunków lub grup gatunków drobnoustrojów.
powiązana zawartość
- Tysiące gatunków występujących w jeziorze odciętym od świata na miliony lat
- Vostok: Szukam życia pod lodowcem Antarktydy
Powierzchnia jeziora została prawdopodobnie ostatnio odsłonięta w późnej epoce plejstocenu, najwyżej 1 milion lat temu. Od tego czasu jego wody prawie nie widziały promieni słonecznych, a średnie temperatury około -63 stopni Fahrenheita. Odkrycie potwierdza wcześniejsze wskazówki, że życie znajduje sposób na przetrwanie w tak ekstremalnych warunkach, i zwiększa możliwość, że jakaś forma życia może być teraz żywa na lodowych księżycach w całym Układzie Słonecznym, takich jak księżyc Jowisza Europa.
Lake Whillans jest jednym z setek jezior subglacjalnych, które występują pod Antarktydą. Satelity po raz pierwszy ujawniły te ukryte zbiorniki wodne kilkadziesiąt lat temu. „Pozostaje nierozstrzygnięte pytanie, czy środowisko u podstawy pokrywy lodowej jest rzeczywiście odpowiednie do przetrwania życia drobnoustrojów”, wyjaśnia Brent Christner, mikrobiolog z Louisiana State University w Baton Rouge.
Christner jest częścią zespołu Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling (WISSARD), który obejmuje różne instytucje na całym świecie i obejmuje armię naukowców i studentów. Od 2009 r. Załoga WISSARD próbuje dowiedzieć się, jak wygląda życie na kontynencie południowym. Naukowcy zaczęli podejrzewać, że drobnoustroje mogą żyć na podbrzuszu lodowca w 1999 r. Próbki rdzenia z największego jeziora antarktycznego, jeziora Wostok, ujawniły ślady genetyczne drobnoustrojów zamrożonych na skraju pokrywy lodowej. Ale istnieje szansa, że te stworzenia pochodziły z zanieczyszczonego płynu wiertniczego i kwestia, czy stanowią część żywego, oddychającego ekosystemu, pozostaje przedmiotem dyskusji. (Nie wspominając o nadzwyczajnych twierdzeniach, że jezioro może zawierać ryby).
Kilka rzeczy sprawiło, że Lake Whillans jest dobrym miejscem kandydującym do znalezienia życia subglacjalnego. Leży tylko około pół mili pod powierzchnią, w porównaniu z dwumilową głębokością jeziora Vostok. Jezioro spływa również do Morza Rossa, więc wszelkie potencjalne zanieczyszczenia zostaną ostatecznie wypłukane, pozostawiając jezioro stosunkowo czyste po wierceniu. Nie wspominając o tym, że jezioro znajduje się zaledwie 600 mil od najbliższej stacji badawczej, co oznacza, że zespół mógł pojechać na miejsce, a nie latać.
W 2013 roku zespół WISSARD wyruszył w podróż po Antarktydzie. Na miejscu wykorzystali specjalny system wiercenia gorącą wodą, aby kopać w lodzie. Gdy wiertło schodziło w dół, topiło się, filtrowało, gotowało, pasteryzowało i poddało działaniu promieniowania UV lód lodowcowy, a następnie używał go jako sterylnego płynu wiertniczego. „To byłoby jak woda o jakości farmaceutycznej” - mówi Christner.
Antarktyczny kemping zespołu WISSARD. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Instrument wiertniczy służący do pobierania próbek wody i osadów z subglacjalnego jeziora Whillans. (Brent Christner) 
Członek zespołu WISSARD patrzy na odwiert w miejscu wiercenia w jeziorze. (Reed Scherer) 
Próbka osadu z dna jeziora Whillans. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Kolonie bakterii hodowane z próbek wody z jeziora Whillans. (Brent Christner) 
Obraz z mikroskopu elektronowego pokazuje komórkę mikrobiologiczną z dołączoną cząsteczką osadu z jeziora Whillans. (Trista Vick-Majors) 
Miejsce wiercenia zespołu WISSARD nad subglacjalnym jeziorem Whillans na Antarktydzie. (Brent Christner) 
Dzięki uprzejmości statku kosmicznego Galileo NASA widok lodowatej powierzchni księżyca Jowisza, Europa, w której może kryć się ciemny, lodowaty ocean. Jakikolwiek ekosystem, który mógłby żyć w morzach Europy, mógłby przypominać ten znajdujący się w ekstremalnym środowisku jeziora Whillans. (NASA / JPL-Caltech / SETI Institute) Gdy dotarli do jeziora, pobrali próbki wody i osadów z dna jeziora. W laboratorium polowym opracowali profil genetyczny i chemiczny środowiska jeziora i jego mieszkańców. Aby dowiedzieć się, ile gatunków żyje w jeziorze Whillans, naukowcy wycelowali gen, który koduje białko rybosomowe, jedną z najstarszych i najlepiej zachowanych struktur biologicznych na Ziemi. Na podstawie stopnia zmienności tej sekwencji genów rybosomów szacują, że woda zawiera 3931 gatunków lub grup gatunków, jak donosi dziś zespół w czasopiśmie Nature . Niektóre z nich są prawdopodobnie nowe w nauce, ale tylko dalsza analiza genetyczna da pewność.
Następnie zespół nakarmił organizmy izolowane z wód różnych różnych składników odżywczych w laboratorium, aby zobaczyć, jakie rodzaje błędów były aktywne w tym ekosystemie. W jeziorze na powierzchni można znaleźć wiele drobnoustrojów, które wykorzystują energię słoneczną do przekształcania dwutlenku węgla w bardziej złożone związki organiczne, takie jak cukry, i wykorzystują je do wytwarzania energii. To podstawowa fotosynteza. W ciemnych głębinach jeziora Whillans zespół znalazł drobnoustroje, które zamiast tego używają chemicznych substancji odżywczych w wodzie do wiązania węgla. Większość drobnoustrojów antarktycznych czerpie energię z przekształcania amonu w inne formy azotu, podczas gdy inne czerpią energię ze związków żelaza i siarczków. Wszystkie te składniki odżywcze znaleziono w próbkach z jeziora.
W tym miejscu pojawia się zjadacz skał. Żelazo i siarczki mogą dostać się do wody ze skał zmielonych, gdy lód lodowcowy ociera się o podłoże kontynentu. „W pewnym sensie drobnoustroje„ jedzą skałę ”- chociaż w praktyce przyczepiają się do cząstek mineralnych i pomagają im się rozpuszczać”, pisze Martyn Tranter, glacjolog z University of Bristol, w redakcji Nature . Amon jest prawdopodobnie wytwarzany przez bakterie, które jedzą martwe mikroby w jeziorze.
Wciąż jest wiele pytań bez odpowiedzi na temat mieszkańców Lake Whillans i ich wkładu w ekosystem Oceanu Południowego. Dalsze badania mogą ujawnić rolę tych subglacjalnych stworzeń w większych cyklach chemicznych i biologicznych na Ziemi. Tymczasem inni badacze są podekscytowani implikacjami dla oceanów pozaziemskich.
„Fakt, że istnieje koncentracja i różnorodność życia wykrywana w tym polodowcowym jeziorze, oznacza, że istnieje bardzo dobry znak na istnienie życia w Europie, nawet jeśli szczegóły są różne”, mówi Cynthia Phillips, geolog planetarny w Instytucie SETI w Kalifornii. Lake Whillans nie jest identycznym bliźniakiem jak lodowe oceany, które prawdopodobnie istnieją pod lodową skorupą księżyca Jowisza. Powierzchnia Europy ma prawdopodobnie ponad sześć mil grubości, a jej oceany rozciągają się ponad 31 mil dalej. Nie wiemy też jeszcze, czy oceany Europy są wyposażone w poręczną, bogatą w składniki odżywcze warstwę osadów morskich. Ale ekosystem jeziora Whillans jest wciąż najbliższą rzeczą, jaką widzieliśmy dla obcych bakterii, które mogą pływać w oceanach daleko, daleko.
