Есть риск для всей планеты: зачем учёные «разбудили» микробы, 40 000 лет спавшие в мерзлоте

Вечная мерзлота планеты – это замороженная смесь почвы, льда и камней, которая лежит в основе почти четверти суши в Северном полушарии. Это ледяное кладбище, где останки животных и растений, а также множество бактерий и других микроорганизмов застряли во времени.

По крайней мере, до тех пор, пока любопытные ученые не попытаются их разбудить.

Группа обнаружила, что при оттаивании вечной мерзлоты микробам требуется некоторое время, чтобы активизироваться. Но через несколько месяцев, как будто проснувшись после долгого сна, они начинают образовывать процветающие колонии.

«Это ни в коем случае не мертвые образцы, — сказал Тристан Каро, ведущий автор исследования и бывший аспирант геологических наук в Университете Колорадо в Боулдере. — Они по-прежнему вполне способны поддерживать активную жизнь, которая может разлагать органические вещества и выделять их в виде углекислого газа».

Каро и его коллеги опубликовали свои результаты в сентябре в журнале JGR Biogeosciences.

Исследование имеет широкие последствия для здоровья всей планеты, добавил соавтор исследования Себастьян Копф. Сегодня вечная мерзлота в мире тает с угрожающей скоростью из-за изменения климата. Ученые опасаются, что эта тенденция может запустить порочный круг. По мере таяния вечной мерзлоты микробы, обитающие в почве, начнут разлагать органические вещества, выбрасывая их в воздух в виде углекислого газа и метана — двух мощных парниковых газов.

«Это одна из самых больших неизвестных в климатических реакциях, — сказал Копф, профессор геологических наук в Университете Колорадо в Боулдере. — Как таяние всей этой мерзлой земли, где, как мы знаем, хранятся тонны углерода, повлияет на экологию этих регионов и скорость изменения климата?»

Долгий сон

Чтобы исследовать эти неизвестные факторы, исследователи отправились в уникальное место — Туннель вечной мерзлоты Корпуса инженеров армии США. Это необычное исследовательское сооружение простирается на более чем 350 футов в замороженную землю под центральной Аляской.

В ходе текущего исследования ученые собрали образцы вечной мерзлоты, возраст которой составлял от нескольких тысяч до десятков тысяч лет, со стен туннеля. Затем они добавили воду к образцам и инкубировали их при температуре +12 градусов — прохладной для человека, но просто кипящей для Арктики.

«Мы хотели смоделировать то, что происходит летом на Аляске, в будущих климатических условиях, когда эти температуры достигают более глубоких слоев вечной мерзлоты», — сказал Каро.

С одной особенностью: исследователи использовали воду, состоящую из необычно тяжелых атомов водорода, также известных как дейтерий. Это позволило им отслеживать, как микробы поглощают воду, а затем используют водород для построения мембран из жирового материала, которые окружают все живые клетки.

Арктическое лето

То, что они увидели, было удивительным. В первые несколько месяцев эти колонии росли очень медленно, в некоторых случаях заменяя только одну из 100 000 клеток в день. В лабораторных условиях большинство бактериальных колоний полностью обновляются за несколько часов.

Но к шестимесячному сроку все изменилось. Некоторые бактериальные колонии даже произвели липкие структуры, называемые «биопленками», которые можно увидеть невооруженным глазом.

Каро сказал, что эти микробы, вероятно, не могут заразить людей, но команда все равно хранила их в герметичных камерах.

Он добавил, что колонии, похоже, не пробуждались намного быстрее при более высоких температурах. Эти результаты могут послужить уроком для таяния вечной мерзлоты в реальном мире: после жаркой погоды может потребоваться несколько месяцев, чтобы микробы стали достаточно активными и начали выделять в атмосферу большие объемы парниковых газов.

Другими словами, чем дольше длится арктическое лето, тем выше риски для планеты.

«В Аляске летом может быть один жаркий день, но гораздо важнее удлинение летнего сезона, когда теплые температуры продлеваются до осени и весны», — сказал Каро.

Он добавил, что по-прежнему остается много открытых вопросов об этих микробах, например, ведут ли себя древние организмы одинаково в разных местах по всему миру.

«В мире так много вечной мерзлоты — на Аляске, в Сибири и в других холодных северных регионах», — сказал Каро. «Мы взяли пробы только из одной крошечной ее части».