Грибы, пожирающие древнюю породу, тихоходки и черви — всё это кипит жизнью на глубине до полукилометра, в толще сланцев, где, казалось бы, нет места сложным организмам. Новое исследование Мичиганского университета переворачивает представления о подземном мире: концентрация грибных клеток там сопоставима с океанической, а экосистема, запертая в камне, возможно, активнее влияет на углеродный цикл планеты, чем кто-либо предполагал.

689 видов в одной капле

Докторант Куинн Мун (Quinn Moon) и его коллеги впервые сумели не просто найти, но и количественно оценить обилие грибов в глубоких недрах. Они изучили пробы воды из газовых скважин, пробурённых в формации Антрим-Шейл — богатом органикой сланцевом пласте, который тянется под значительной частью региона Великих озёр. Глубина забора проб составила от 198 до 500 метров.

Генетический анализ и микроскопия выявили 689 уникальных видов грибов, и 13 из них науке прежде не были известны. В одной-единственной капле такой воды может находиться до 250 грибных клеток — примерно столько же, сколько в капле океанской воды. В пересчёте на олимпийский бассейн это более 12 триллионов клеток.

Но грибы здесь не одиноки. В тех же пробах обнаружились тихоходки — микроскопические «водяные медведи», известные своей невероятной живучестью, — и крошечные сегментированные черви. Всё это, по мнению авторов, складывается в настоящую подземную пищевую сеть: кто-то кого-то ест, кто-то паразитирует, а основой рациона служит сам камень.

Ледниковая вода как курьер

Откуда жизнь попала в эти изолированные трещины? Ответ дали стабильные изотопы в пробах воды. Они указали, что вода, скорее всего, образовалась при таянии ледниковых щитов, покрывавших Мичиган в конце последнего ледникового периода. «Последний раз эта вода контактировала с поверхностью около 11 000 лет назад», — поясняет Мун. Талая вода просачивалась сквозь пористые и трещиноватые слои породы, увлекая с собой грибы и бактерии, пока не осела в пустотах Антрим-Шейл. Там микроорганизмы нашли чем поживиться: органика, запертая в сланце, стала для них пищей. Анализ углекислого газа и метана в пробах подтвердил, что именно сланец служит базой этой экосистемы.

Долгое время считалось, что эукариоты — организмы со сложным клеточным строением, к которым относятся грибы, — если и попадают на такую глубину, то лишь как случайные, спящие или отмирающие «гости». Следы их ДНК порой находили, но списывали на временное присутствие. Работа Муна доказывает обратное: при благоприятных условиях эукариоты не просто выживают, а процветают.

Подземный углерод больше не спит

Открытие заставляет пересмотреть глобальные оценки биоразнообразия. «Мы, возможно, существенно недооцениваем биомассу и разнообразие грибов на планете, потому что никогда не включали подземную среду в расчёты», — говорит Мун. Но ещё серьёзнее вопрос о судьбе углерода, захороненного в земной коре.

Углерод, запертый в породе, часто рассматривают как надёжно изолированный от атмосферы. Однако если грибы и бактерии способны перерабатывать эту древнюю органику, превращая её в газы, значит, подземный углерод биологически куда активнее, чем предполагалось. Соавтор работы, куратор грибов в гербарии Мичиганского университета и профессор экологии и эволюционной биологии Тим Джеймс (Tim James), подчёркивает: «Независимо от того, возникли ли эти грибы в недрах или были туда занесены, многие из них обладают адаптациями, позволяющими им расти и влиять на углеродную динамику глубоко под землёй. Грибы необходимо включать в модели углеродного цикла и секвестрации углерода в подповерхностной среде».

Исследовательская группа уже изолировала и вырастила более 200 видов подземных грибов. Эта коллекция, хранящаяся в гербарии Мичиганского университета, стала первой публичной коллекцией глубинных грибов. Сейчас учёные проверяют их способность разлагать уголь, сланец, нефть, пластик и другие труднодоступные субстраты — чтобы лучше понять, как эти организмы выживают в экстремальных условиях и как функционируют скрытые от глаз экосистемы.

Не только Мичиган: скрытый мир под ногами

Вероятно, Антрим-Шейл — не уникальный случай. Глубинные породы, содержащие нефть и газ, по всему миру могут служить пристанищем для неизвестных сообществ грибов и других эукариот. Масштаб явления ещё предстоит оценить, но уже ясно: подземная биосфера гораздо богаче и сложнее, чем рисовало воображение.

Кстати, это не первая встреча с высокоорганизованной жизнью на, казалось бы, немыслимых глубинах. Ранее мы рассказывали о червях-нематодах, обнаруженных на глубине 3,6 км в южноафриканской золотой шахте — там, в изолированных трещинах с древней водой и почти без кислорода, тоже нашёлся новый вид. А тут, в мичиганских сланцах, экосистема предстала во всей красе — с грибами, тихоходками и червями в одной компании.

Исследование, опубликованное в The ISME Journal, объединило гидрологов, биологов и геологов из целого ряда институтов, включая Мичиганский университет, Геологическую службу США, Северо-Западный университет и другие. Финансирование предоставили Канадский институт перспективных исследований (CIFAR), Национальный научный фонд США и внутриуниверситетские программы Мичигана.

«Открытие распахивает окно в мир тёмный, древний и почти полностью скрытый — но далеко не безжизненный», — резюмирует Мун. И теперь, глядя под ноги, стоит помнить: там, в глубине, идёт своя, невидимая, но бурная жизнь, которая, возможно, дышит углеродом планеты совсем не так, как мы привыкли думать.