Обитатели земных глубин могут эволюционировать без размножения

Бактерии, обитающие на глубине нескольких сотен метров ниже морского дна, отличаются куда большим генетическим разнообразием, чем организмы, обитающие на поверхности. И это даже несмотря на то, что глубинные микробы вряд ли способны размножаться и проходить через естественный отбор в традиционном смысле этих понятий. К таким выводам пришли учёные из США в ходе нового исследования.

За последние 30 лет биологи выяснили, что жизнь существует даже под поверхностью земли и морского дна на глубине нескольких километров. Уровни питательных веществ в этой среде обитания крайне незначительны, а сами микробы не отличаются бурной жизнедеятельностью. Эти организмы показывают так мало признаков жизни, что лишь в 2011 году исследователи смогли точно подтвердить, что микробы в отложениях ниже уровня морского дна действительно существуют.

Чтобы узнать больше о том, как выживают в столь экстремальных условиях живые микроорганизмы, Брэндон Бриггс (Brandon Briggs) из университета Майами и Фредерик Колуэлл (Frederick Colwell) из университета Орегона упорядочили и сравнили геномы различных бактерий, принадлежащих к одному отделу фирмикутов. Они взяли образцы с глубин 21, 40 и 554 метров ниже дна Андаманского моря на западе Таиланда. Отложения с глубины в 554 метра, предположительно, могут быть старше 8,76 миллиона лет.

Результаты показали, что геномы бактерий изменяются по мере углубления: микроорганизмы, жившие на глубине 554 метра, имеюли больше мутаций в генах, отвечающих за деление клеток и биосинтез аминокислот, по сравнению с одноклеточными, проживающими выше уровнем. Результаты исследования были представлены на осеннем заседании Американского геофизического союза в Сан-Франциско.

Эти данные поднимают множество вопросов, на которые сейчас учёные пока не могут ответить. Так, например, важно понять, вызваны ли эти мутации экстремальными условиями и помогают ли они справиться с дефицитом пищи.


"В классическом понимании эволюции организмы передают свои полезные мутации своему потомству, – комментирует Бриггс. – Но в экстремальной среде обитания настолько мало энергии, что многие исследователи сомневаются в том, что микроорганизмы вообще могут позволить себе иметь потомство. Но если они не размножаются, то можно ли назвать этот процесс эволюцией? Понять то, что происходит в земных недрах, крайне непросто".

Однако, по мнению Бриггса, если рассматривать эволюцию в более широком смысле, например, для обозначения генетических изменений внутри популяции, то она может проистекать и без деления клеток. Так как в таких условиях бактерии развиваются медленно, они могут выживать в течение сотен тысяч лет.

Некоторые бактерии могли жить на морском дне прежде, чем их погребло под осадками, накапливающимся на дне моря. Если это так, то те бактерии, что были найдены на глубине в 554 метра, могут содержать редкие клетки исходных популяций, которые теперь доминируют. Другие же клетки, не несущие генетических мутаций, скорее всего вымерли.