Микроорганизмы в вечной мерзлоте

Как определяют возраст микроорганизмов в вечной мерзлоте? Что такое криопэг? Какова роль метаболических реакций микроорганизмов в вечной мерзлоте? На эти вопросы отвечает кандидат геолого-минералогических наук Елизавета Ривкина.

Вечная мерзлота — это осадочные отложения, средняя температура которых отрицательна в течение более двух лет. Вечная мерзлота занимает 25% поверхности Земли, а на территории России — целых 70%. Интересна она не только потому, что на ней сложно строить здания (требуется специальная техника для этого), не только потому, что там трудно жить, там холодно, но и потому, что сама вечная мерзлота является резервуаром, где хранятся жизнеспособные микробные клетки, микроорганизмы, а также продукты их жизнедеятельности: ферменты, белки, хлорофиллы и радиационно-активные, то есть парниковые, газы.

Один из интереснейших вопросов, который возник в середине 2000-х годов, — статус микроорганизмов в вечной мерзлоте. Они просто сохраняются там, как коллекция, или все-таки что-то с ними происходит? Ряд экспериментов, которые мы проводили с радиоактивно мечеными субстратами, показали, что при отрицательных температурах вплоть до -20 градусов возможны некоторые метаболические реакции, в частности включение метки из субстрата в липиды. Или, например, такие окислительно-восстановительные реакции, как образование метана, когда СО2 восстанавливается водородом при участии метаногенных архей. Однако мы полагаем, что отсутствие свободной воды не позволяет им делиться. Именно это обстоятельство позволяет нам говорить о возрасте добытой клетки, начинающей расти в лабораторных условиях, о том, что она равна по возрасту мерзлоте, потому что там не было размножения.

Интересное явление в вечной мерзлоте — линзы незамерзшей воды. Я хочу рассказать о таком объекте, который называется криопэг. Что это за явление? Если представить себе, что морской донный осадок, соленый изначально, замерзает, то при вымораживании замерзшая часть будет опресняться, а избыток соли — концентрироваться в виде линз или незамерзшего грунта. Интересно то, что в течение многих тысяч лет может существовать зона, в которой есть отрицательно температурный рассол. Это единственная на Земле изолированная экосистема.