Новости

16.05.2013 14:54
Рубрика: Общество

Немного жизни в холодной воде

В Санкт-Петербурге готовятся к исследованиям неизвестного науке микроорганизма из Антарктиды
В мае в Петербург вернется из антарктической экспедиции научно-исследовательское судно "Академик Федоров". Корабль доставит дополнительные образцы льда из воды подледникового озера Восток, где была обнаружена доселе неизвестная науке бактерия. Самого по себе факта находки нового микроорганизма, не поддающегося классификации, пока недостаточно, чтобы заявить о научной сенсации - бактерию нужно тщательно исследовать, а для этого необходимо получить больше проб.

Полмиллиона лет назад

Неизвестная науке бактерия не первый сюрприз, который преподносит исследователям район антарктической станции "Восток". Все началось еще в 1970 году, когда здесь занялись бурением ради получения с большой глубины ледяного керна - цилиндра диаметром 10 сантиметров. Тогда же станция "Восток" вошла в историю мировой науки как место, где по добытому из ледника керну удалось восстановить климатические изменения, произошедшие на Земле за последние 420 тысяч лет. Более того, благодаря полученным здесь данным была экспериментально подтверждена роль парниковых газов в климатических изменениях на планете.

- Ледниковый лед образуется из снега, он уплотняется тысячелетиями, - рассказывает заведующий лабораторией изменений климата и окружающей среды Арктического и Антарктического НИИ в Петербурге Владимир Липенков, - а на глубине более 100 метров содержит пузырьки с воздухом, какой был на планете тысячи лет назад. Проанализировав этот лед и захваченный им воздух, можно определить изменения температуры, газового состава и степени запыленности атмосферы, которые происходили на Земле на протяжении многих веков.

Что касается самого озера Восток, то его обнаружили намного позже: статьи наших ученых про подледное озеро появились в международных научных изданиях в 1996 году. Первые свидетельства о том, что под ледником есть вода, были получены при помощи сейсмического и радиолокационного зондирования. А через два года скважина в леднике на глубине более 3500 метров вошла в слои льда, который образовался не из снега, а из намерзшей снизу воды - они отличаются по составу. Однако последующее бурение пришлось прервать на несколько лет по разным причинам, в том числе и из-за озабоченности мирового научного сообщества по поводу возможного загрязнения озера. Нужно было разработать специальную технологию, которая сводила бы к минимуму риск загрязнения уникального природного объекта.

Сенсация замедленного действия

По площади подледниковый водоем чуть меньше самого крупного в Европе Ладожского озера, а по объему воды занимает пятое место среди всех пресноводных водоемов на планете. Чтобы добраться до озера Восток, пришлось применить уникальное оборудование, которое разрабатывали для этого проекта в Санкт-Петербургском горном институте. Дело в том, что в Антарктиде большие проблемы с энергией, а стандартное оборудование для бурения скважины потребовало бы 1000 киловатт, притом что вся станция "Восток" потребляет всего 100 киловатт. Другой проблемой была доставка необходимого тяжеловесного оборудования на станцию, которая находится в глубине континента: сначала его везли морем на береговую станцию, а дальше - санно-гусеничным походом в глубь континента.

Исследование озера Восток - дело небыстрое. Первые пробы воды из озера под огромной толщей льда удалось получить только в феврале прошлого года, озерная вода поднялась из водоема вверх по скважине на 575 метров от поверхности озера. Прошел еще один год, прежде чем при повторном бурении замерзшую воду извлекли в виде ледяного керна. Тут-то ученых и ждал сюрприз: биологические анализы показали присутствие в воде озера ДНК бактерии, которая, по словам исследователей, пока не может быть идентифицирована и классифицирована. Все это очень интригует, но ученые пока воздерживаются от каких-либо выводов.

Сенсационную новость о неизвестной бактерии весь мир обсуждал еще минувшей зимой, но прошедшие месяцы практически ничего не прояснили. Дело в том, что количество клеток в первом образце было слишком мало, чтобы приступить к полноценному изучению, нужны новые пробы. Именно поэтому петербургские ученые с таким нетерпением ждут прибытия "Академика Федорова".

Слишком много кислорода

У ученых есть два возможных варианта исследований неведомого организма.

- Первый путь: микробиологи могут попытаться выделить и культивировать эту бактерию - вырастить ее колонии для изучения в лабораторных условиях. Но для этого должно быть достаточное количество клеток в образцах льда, - говорит Владимир Липенков. - А второй, более вероятный вариант, - произвести полный геномный анализ ДНК бактерии, то есть изучить лишь ее генетический материал и на основании этого попытаться понять ее свойства, где и как она живет, чем питается и откуда берет энергию. Поскольку вода в озере очень чистая и бедна органическими веществами, скорее всего, новая бактерия - это так называемый хемоавтотроф, тип организмов, стоявших у истоков зарождения жизни на Земле. То есть он получает углерод из неорганических соединений за счет разных химических реакций.

Как выяснилось, в озере очень высокая концентрация кислорода, губительная для живых организмов: его в 50 раз больше, чем в привычных нам условиях при обычном атмосферном давлении. Это означает, что, приспосабливаясь к насыщенному кислороду, бактерии в озере прошли уникальный эволюционный путь. А ответ на вопрос, как эти бактерии туда попали, стал бы еще одной научной сенсацией. Ведь на данный момент мы даже не знаем, возникло ли озеро до оледенения или в результате донного таяния ледника. В любом случае, Восток преподнесет еще много открытий.

Прямая речь

Владимир Котляков, директор Института географии РАН, почетный президент РГО:

- Когда мы говорим об озере на станции "Восток", то попадаем в космос. Потому что значение этого озера для развития космических программ очень велико. В Солнечной системе есть планетные тела, которые имеют подобное строение. Речь идет о спутнике Юпитера, который называется Европа. Его поверхность состоит из толстой ледяной коры, под которой, это известно, есть жидкая вода. Опытные работы в Антарктиде крайне важны еще и потому, что здесь любая ошибка обходится в тысячи раз дешевле, чем в космосе, и это позволяет вовремя и с меньшими затратами подготовить грядущую космическую программу. Таким образом, озеро Восток стало земным аналогом космических процессов, которые, по-видимому, происходят на некоторых планетах Солнечной системы.

Кстати

Озеро Восток является крупнейшим подледниковым озером в Антарктиде. Его размеры составляют примерно 250 на 50 километров, глубина - более 1200 метров. Озеро располагается под четырехкилометровой толщиной льда. Уникальность водоема заключается прежде всего в том, что оно, скорее всего, несколько миллионов лет пребывало в изоляции от земной поверхности. Открытие озера Восток считается одним из крупнейших географических открытий второй половины XX века. Сейсмическое зондирование ледникового щита под станцией "Восток", проведенное под руководством профессора Андрея Капицы в 1959 и 1964 годах, позволило определить его толщину, а также обнаружить, что лед в глубине граничит с водой. Как полагали ученые, в водах озера могут обитать живые организмы, и недавнее обнаружение новой бактерии это подтвердило. Озерная вода, помимо повышенного содержания кислорода, имеет весьма высокую температуру - не менее 10 градусов в глубине. Скорее всего, тепло озеро получает от подземных геотермальных источников. Давление воды в озере, согласно расчетам, более 300 атмосфер. Поэтому обнаруженный микроорганизм, живущий изолированно и сумевший приспособиться к таким необычным условиям, может обладать уникальными свойствами.

Наука Общество Наука Филиалы РГ Северо-Запад СЗФО Санкт-Петербург Экспедиция к озеру Восток