Вселенная микробов тает вместе с арктическим льдом — с последствиями для всех нас. АВТОР: КЭТРИН ХАРМОН КУРАЖ
Когда Карли Кэмпбелл в прошлом году впервые прибыла на Северный полюс, шел дождь. Несмотря на то, что она стала ученым, ее неявные представления о вершине земного шара сформировались в детстве. Это было бы солидное место, с достаточной твердостью почвы по крайней мере для одной мастерской эльфов. Вместо этого она и ее коллеги обнаружили много открытой воды. “Это был мрачный, угрюмый момент”, — вспоминает она.
Кэмпбелл — морской ботаник из Арктического университета Норвегии и ведущий научный сотрудник проекта, исследующего “метаболизм морского льда”. Это может показаться странным занятием в том, что казалось бы бесплодным, почти потусторонним абиотическим ландшафтом. Но полярный лед хранит важные секреты жизни и для нее.
Научные проекты, направленные на понимание драматических последствий изменения климата, осуществляются по всему миру. Исследователи отслеживают повышение температуры и уровня моря, усиление засух и лесных пожаров, передвижение животных и людей. Однако вне внимания находятся проекты, подобные Кэмпбелл, и люди, подобные ей, учитывающие невероятно тонкие изменения, которые будут иметь долгосрочные и неопределенные последствия для экосистем — в данном случае, пищевой сети океана, которая простирается от невидимых микробов до нас.1
В одном миллилитре морского льда может содержаться до 1 миллиона живых бактерий.
Нужен определенный тип людей, чтобы посвятить свою карьеру изучению жизни, которую не видят наши глаза, в месте, для которого наши тела не приспособлены. Возможно, вечный оптимист. Или, как Кэмпбелл, самоописанный пессимист. Чье мировоззрение привносит определенный необходимый прагматизм в поле — и в полевую работу.
“Все, что может пойти не так, пойдет не так”, — говорит Кэмпбелл из своего офиса в Тромсе, Норвегия, городе за Полярным кругом, где в ноябре солнце село на долгую полярную ночь. По ее словам, экспериментальная установка, которая прекрасно работает в лаборатории, обязательно сломается при температуре 40 градусов. Кэмпбелл признает, что выбрала странное направление работы: “На самом деле мне всегда холодно”.
Чтобы провести это исследование, ученым нужно поразительное количество перчаток — у самой Кэмпбелл всегда есть по крайней мере полдюжины пар, — патогенных бактерий и наемных убийц. Но рискованная работа необходима’ если мы хотим иметь хотя бы мимолетную надежду понять роль и значение микробов в быстро меняющейся экосистеме. И что может означать их исчезновение.
На обширной, унылой, продуваемой всеми ветрами поверхности полярных морей нашей планеты, погребенной под дрейфующими глыбами морского льда, жизнь действительно не только присутствует, но и многочисленна. Бактерии, археи, грибы, водоросли, вирусы. Все они прокладывают себе путь в потусторонней среде полярного морского льда, плавают в рассольных карманах, поглощают углерод, питают пищевую сеть в глубинах под ними. В одном миллилитре морского льда может содержаться до 1 миллиона живых бактерий.
Каждый год с наступлением полярной осени и понижением температуры кристаллы льда на поверхности моря размножаются, сливаются и образуют более крупные слои морского льда. Эти зимующие дрифтеры покрывают поверхность, присоединяясь к более крупным скоплениям плавучего льда, которые сохраняются в течение нескольких лет, увеличиваясь и уменьшаясь в зависимости от времени года. Часто покрытые снежным заносом, эти куски морского льда могут иметь толщину от нескольких дюймов до более чем 15 футов.
Но они далеки от твердой глыбы льда, они представляют собой миры внутри себя — градиенты освещенности, температуры и солености, пронизанные крошечными карманами и каналами жидкого рассола. И именно в этих разнообразных нишах и вдоль илистого дна жизнь изобрела способы сохраняться значительно ниже точки замерзания.
Чтобы избежать неминуемой смерти от кристаллов льда, образующихся в их собственных телах, микроорганизмы, которые процветают в этом льду, температура которого колеблется примерно от 28 до -31 градусов по Фаренгейту, разработали ряд невероятных приспособлений. В одном драматическом случае конвергентной эволюции жизнь от нескольких линий — от бактерий до водорослей — остановилась на своего рода антифризном соединении.2 Эти крупные, липкие выделяемые сахара действуют немного как химическая версия лавинной подушки безопасности, помогая сохранить открытым пригодный для жизни карман во льду. (Даже помимо формирования самого льда, эти вещества, вырабатываемые микробами, могут влиять на местную погоду, распыляя и стимулируя образование облаков.3)
Ученые также выяснили, как некоторые из этих микробов выдерживают сверхсоленый рассол. По мере того как морская вода кристаллизуется в лед, вода исключается, что приводит к ее все возрастающей концентрации в рассоле. При таких скачках солености исследователи обнаружили увеличение содержания других полезных соединений, которые защищают клетки от избытка соли.4