Življenje v večni temi in hladu jezera pod ledenikom

V podledeniškem jezeru Whillans na Antarktiki, milijone let izoliranem od površja, obstaja pester mikrobni ekosistem.

Objavljeno
16. oktober 2014 13.32
Silvestra Rogelj Petrič, Znanost
Silvestra Rogelj Petrič, Znanost
Antarktika, najbolj hladen predel na našem planetu, prekrit z debelo plastjo večnega ledu in snega, v svojem jedru skriva bogato življenje na mikroskopski ravni, poročajo mikrobiologi v eni od zadnjih številk revije Nature. Ne gre le za posamezne vrste neznatnih organizmov, ki jim uspeva preživeti v teh skrajnih razmerah, pač pa za kar bogat mikrobni ekosistem.

Raziskovalci z louisianske državne univerze v Baton Rougeu so z analizo ledu, izvrtanega iz globin podledeniškega jezera Whillans na zahodni Antarktiki, odkrili kar štiri tisoč vrst mikrobov. To so prvi organizmi, ki jih je raziskovalcem do zdaj uspelo dobiti iz kakšnega podledeniškega jezera.

Jezero Whillans leži 800 metrov globoko pod ledom. Raziskovalci so prepričani, da v njem uskladiščena voda milijone let ni bila v stiku s sončno svetlobo, pa tudi sicer je bilo jezero milijone let odrezano od površja. Pričakovali bi torej, da je brez življenja, vsaj takega, kot si ga predstavljamo na površju. Toda v ledenih blokih, izvrtanih iz globine v razmerah, ki so preprečevale kakršnokoli kontaminiranje vzorcev s snovmi iz okolja, niso naleteli le na žive organizme, temveč na znamenja, da jezera globoko pod ledom vrvijo od aktivnih ekosistemov.

Štiristo podledeniških jezer

Na Antarktiki je skoraj 400 jezer ujetih pod njeno debelo ledeno oblogo. Nekatera med njimi so podobno kot jezero Whillans med seboj povezana z rekami in potoki pod ledom, druga pa so globoka, izolirana območja. Táko je na primer jezero Vostok, iz katerega so ruski raziskovalci prav tako izvrtali vzorce zamrznjene vode in v njih lani našli znake življenja, vendar pa se je po analizi celotnega posega izkazalo, da so se vzorci na poti iz globin kontaminirali z materialom iz mlajših obdobij. Zato niso bili prepričani, da v samem jezeru globoko pod ledom res obstaja življenje. Po najdbi v jezeru Whillans, ki jo omenja revija Nature, pa zdaj mikrobiologi utemeljeno domnevajo, da tudi druga vodna telesa globoko pod ledom vrvijo od življenja v raznih oblikah, za laike morda povsem nepredstavljivih.

Raziskovalci so s posebej prirejenim svedrom predrli skozi led v nedotaknjeno podledeniško jezero lani januarja, po več letih neuspešnih prizadevanj in potem ko so porabili že več kot deset milijonov dolarjev ameriške nacionalne znanstvene fondacije. Ekipa glaciologov je pri projektu Wissard za vrtanje v globino ledu uporabila posebne svedre, ki so omogočali hkratno uporabo vroče vode, obenem pa preprečevali kakršenkoli stik izvrtanega materiala s samo vrtino in drugim okoljem. Že prva analiza vzorcev v začasnem laboratoriju na kraju vrtanja, takoj po tistem, ko so pradavno zamrznjeno vodo privlekli na plano, je potrdila, da je jezero globoko pod ledom bogato z življenjem.

Nato so kakih 30 litrov jezerske vode in osem sond s sedimentom z jezerskega dna v posebej prirejenih hladilnikih poslali v ustrezno opremljene laboratorije na državnih univerzah v Montani in Tennesseeju in v še nekaj drugih raziskovalnih laboratorijev. Tam so neprecenljive vzorce materiala iz podledeniškega jezera v skrbno nadzorovanih razmerah razčlenili in razporedili v posode za analizo celic in analizo DNK. Rezultati analiz v vseh laboratorijih so pokazali, da je bilo v vzorcih iz globin kar 3932 različnih vrst enoceličnih organizmov.

»Tolikšno število organizmov nas je močno presenetilo,« je priznal vodja raziskave, mikrobiolog Brent Christner z louisianske državne univerze. Ne razlikuje se namreč veliko od števila organizmov v jezerih na površju, čeprav so razmere v teh življenju bistveno bolj naklonjene.

Kdo zmore preživeti v temi pod ledom

Kakšne so življenjske razmere v jezeru globoko pod ledom? Kaj zmore živeti v okolju brez svetlobe, v nenehnem hladu in brez hrane, kot si jo zamišljamo za žive organizme? V takšnih okoliščinah lahko preživijo organizmi, ki z energijo iz mineralov v vodi in jezerskem blatu pretvorijo ogljikov dioksid v organsko snov. Christner v članku v reviji Nature pojasnjuje, da je tak najbolj množičen mikrob arheja, ki živi pretežno v vodi in manj v jezerskem blatu in ki oksidira amonij. Ko ta arheja odmre, postane hrana za drugo skupino, ki za energijo oksidira žveplo. Druga najbolj množična skupina mikrobov v podledeniškem jezeru so mikrobi, ki oksidirajo železo. Tem sledijo bakterije, ki predelujejo metan.

»Gre za oportuniste, ki uporabijo vsako razpoložljivo energijo,« pojasnjuje Brent Christner. Kako je ne bi, saj si sicer ne moremo predstavljati, kako bi v razmerah pod ledom lahko preživeli.

Kakšno pa sploh je jezero Whillans, domovanje organizmov, ki se prehranjujejo z železom, metanom, amonijem in drugimi snovmi z geoloških seznamov? Christner pojasnjuje, da nikakor ne gre za jezero, kakršna vidimo na površju, ampak je to okolje bolj podobno okolju na dnu globokih oceanov, torej hladno in revno s hranilnimi snovmi. Jezeru motno rjavo barvo daje tako imenovana ledeniška moka – kamnine, zdrobljene v tako droben prah, da v tekočini le stežka potone na dno.

Kot kažejo ocene na podlagi satelitskih posnetkov in geoloških raziskav, ima jezero precej nenavadno obliko. Je razmeroma plitvo, okoli 2 metra globoko in zavzema površino 60 kvadratnih kilometrov na pobočju hriba. Ujeto je v ledeni žep zaradi teže ledu nad njim. Temperatura vode je tik nad točko zmrzovanja, okoli minus pol stopinje Celzija. Voda doteka vanj iz mreže vodotokov pod ledom na Antarktiki, ki redno polnijo in praznijo jezero kot nekakšno kad vsakih pet do deset let. Raziskave tudi kažejo, da še preden je jezero prekrila ledena obloga, ga je vsaj enkrat preplavilo morje. Raziskovalci domnevajo, da amonij in metan v njem verjetno izvirata iz razkrajajočih se organskih snovi v teh pradavnih morskih sedimentih.

Od kod življenje

Najdba organizmov v vzorcih vode iz podledeniškega jezera je spodbudila nove raziskovalne podvige. Tako že načrtujejo raziskavo, s katero bi sledili izvoru življenja v jezeru Whillans. Raziskovalce zanima, ali so ti organizmi v jezero prišli od kod drugod, bodisi da so jih tja zanesli led ali reke, ali pa jih je led vklenil v pradavnih oceanskih sedimentih.

Za zdaj so mikrobiologi v vzorcih vode iz jezera odkrili le bakterije in arheje. Niso pa še opravili vseh raziskav, potrebnih za ugotovitev, ali voda vsebuje tudi bolj zapletene oblike evkariotov, to je celic, ki so sestavni del večjih organizmov, na primer raznih črvov, ki živijo v površinskih jezerih na Antarktiki. Raziskovalci najdbe takih organizmov niti ne pričakujejo, saj je to podledeniško jezero zanje energijsko preveč revno.

Verjetno različne vrste mikrobov naseljujejo različne vrste podledeniških jezer, ki so bližje osrednji Antarktiki, domnevajo avtorji objavljene raziskave. Še zlasti to velja za tista, ki ležijo daleč proč od območij, nekoč zalitih z morjem, in v njih ni nekdanjih morskih usedlin, ki jih najdemo na velikem delu Antarktike.

Sicer pa odkritja v vzorcih vode iz podledeniškega jezera Whillans ponujajo možnost, da življenje morda obstaja tudi na drugih planetih, recimo globoko pod površjem Marsa ali pa pod ledeno zunanjostjo Jupitrove lune Evropa.

»Naše odkritje po mojem mnenju krepi prepričanje, da utegnemo najti življenje tudi na drugih z ledom prekritih telesih v vesolju,« je prepričan Brent Christner.