Кто живет во льдах
Кажется, что многолетние льды Арктики, Антарктики или высокогорных ледников — это царство вечного покоя. Но открытия ученых рисуют иную картину. Внутри, в микроскопических каналах и пузырьках, кипит жизнь, невидимая невооруженным глазом.
Как изучают жизнь во льдах
Чтобы представить себе этот мир, нужно взглянуть на лед под мощным микроскопом. Вместо монолита откроется сложная структура, похожая на город с тоннелями и кварталами. Это сеть микроканалов и пузырьков, заполненных не воздухом, а питательными солями и газами.
Такая водяная сеть образуется при замерзании и существует благодаря тончайшим пленкам воды, которые остаются между кристаллами льда даже при очень низких температурах. Именно в этих крошечных, но связанных между собой полостях, защищенных от внешнего мира, и обитают удивительные создания — криобионты, то есть «живущие в холоде».
Ученые-криобиологи, специалисты по жизни в экстремальном холоде, похожи на детективов, расследующих дела тысячелетней давности. Их главная улика — ледяные керны. Это цилиндрические столбы льда, которые ученые аккуратно извлекают с глубин в сотни метров. Так, при исследовании ледника Гулия на Тибетском нагорье ученые поднимались на высоту более 6 км, чтобы добыть такие керны.
В лабораториях лед осторожно растапливают, а полученную воду анализируют. Ключевой метод — генетический анализ, который позволяет идентифицировать организмы по ДНК, даже если их невозможно вырастить в чашке Петри.
Кто обитает во льдах
Основу жизни во льдах составляют микроводоросли, бактерии, микроскопические грибы и вирусы. Самая известная жительница — водоросль Chlamydomonas nivalis. Она обладает ярко-красным пигментом, каротиноидом, который защищает ее от жесткого солнечного излучения на поверхности. Скопления этих водорослей создают «арбузный снег», то есть склоны окрашиваются в розовые и красные тона.
Но роль этих водорослей далеко не декоративна. Красный пигмент снижает способность льда отражать солнечный свет, что приводит к более интенсивному поглощению тепла и ускоренному таянию. Исследования на леднике Водопадный на Алтае показали, что розовый и красный лед может отражать примерно на 10% меньше света, чем белый.
В 2024 году команда исследователей под руководством Университета штата Огайо обнаружила более 1700 древних вирусов, скрывающихся внутри ледника Гулия на Тибетском плато. Около 88% из них оказались новыми, ранее они не встречались нигде в мире. Большинство не опасны для человека — это вирусы, заражавшие и регулировавшие численность древних бактерий и архей.
Как организмы выживают во льдах
Секрет выживания кроется в биохимических адаптациях. Чтобы клетки не разрушили острые кристаллы льда, многие бактерии и водоросли производят особые антифризные белки. Эти молекулы тормозят рост ледяных кристаллов, действуя как естественный криопротектор.
Еще одна хитрость — особое строение клеточных мембран. Их жиры остаются в жидком, «текучем» состоянии даже в сильный мороз, позволяя клетке дышать и питаться.
Когда же условия становятся совсем невыносимыми, организмы впадают в анабиоз. В этом состоянии все жизненные процессы замедляются настолько, что их почти невозможно зафиксировать.
В анабиозе жизнь может сохраняться невероятно долго. Пример — крошечные черви-нематоды, обнаруженные в сибирской вечной мерзлоте. После оттаивания они ожили, проведя в замороженном состоянии около 42 000 лет.
Почему ученые изучают жизнь во льдах
Влияние ледяных экосистем выходит далеко за пределы их холодного мира и напрямую затрагивает глобальные процессы.
Например, «цветение» водорослей на поверхности льда — важный климатический фактор. Как уже упоминалось, красный лед отражает меньше солнечного света, быстрее нагревается и ускоряет таяние. Ученые отмечают, что этот эффект необходимо учитывать в климатических моделях, предсказывающих скорость таяния ледников и рост уровня Мирового океана. Получается парадокс: жизнь, приспособившаяся ко льду, невольно способствует его исчезновению.
При таянии ледников миллионы законсервированных микроорганизмов и вирусов попадают в океаны и почву. С одной стороны, они становятся основой для пищевых цепей. С другой — высвобождение древних, неизученных вирусов, хотя и не опасных для человека, может изменить баланс современных микробных сообществ.
Кроме того, лед служит архивом древней жизни и климата. Изучая слои, соответствующие разным эпохам, ученые видят, как менялись экосистемы.
Наконец, изучение земных ледяных экосистем стало ключом к поиску жизни во Вселенной. Если микроорганизмы могут выживать в толще льда на Земле, то почему бы им не существовать в подледных океанах спутников Юпитера или Сатурна?
