Życie odkryte w zabójczej błękitnej mazi oceanicznej

Dziwne niebieskie błoto, niezwykli ocalali

Podczas niedawnej ekspedycji głębinowej naukowcy wydobyli półtorametrowy rdzeń osadowy jaskrawoniebieskiego mułu serpentynitowego z gromady wulkanów błotnych na przedłuku Mariańskim i odkryli coś nieoczekiwanego: ślady chemiczne, które bardzo przypominają życie. Sygnały te nie pochodzą z nienaruszonych genomów, lecz z cząsteczek lipidów — tłuszczów tworzących błony komórkowe — i wskazują na społeczności mikroorganizmów wegetujących w świecie skał, wodoru i zasadowości zbliżonej do wybielacza.

Zespół badawczy opublikował szczegółowe badanie raportujące wyniki analizy tych biomarkerów lipidowych oraz kontekst geologiczny próbek, opisując to środowisko jako chemosyntetyczną, zdominowaną przez serpentynit biosferę pod dnem morskim.

Czym jest ta „niebieska maź”?

Maź ta jest formą mułu serpentynitowego powstającego, gdy woda morska reaguje z ultramaficznymi skałami magmowymi podczas procesów subdukcji i przeobrażenia. Tam, gdzie uboga w krzem, a bogata w magnez skała reaguje z wodą, produktami mogą być brucyt i inne minerały, które nadają mułowi uderzający niebiesko-zielony odcień. Osady te są wypychane ku górze przez wulkany błotne i mogą tworzyć na dnie morskim lokalne kieszenie wysoce zasadowego osadu.

Analizy wydobytego rdzenia pokazują, że wody porowe mułu osiągają ekstremalnie wysokie pH — wynoszące około 12 — i zawierają bardzo niskie stężenia węgla organicznego oraz składników odżywczych, co czyni je jednymi z najbardziej wrogich chemicznie siedlisk znanych nauce. W takich warunkach konwencjonalne metody wykrywania DNA często zawodzą, ponieważ liczba komórek jest znikoma, a materiał genetyczny ulega degradacji; zespół zwrócił się zatem ku bardziej odpornym skamieniałościom chemicznym: lipidom błonowym.

Jak naukowcy dowodzą istnienia życia bez DNA

Biomarkery lipidowe to węglowodory i zmodyfikowane tłuszcze pochodzące z błon komórkowych, które pozostają wykrywalne długo po rozkładzie innych biomolekuł. Różne grupy bakterii i archeonów wytwarzają charakterystyczne lipidy; w połączeniu z pomiarami izotopów węgla i kontekstem mineralnym, cząsteczki te mogą ujawnić, jakie procesy metaboliczne były aktywne oraz czy materiał jest współczesny, czy reliktowy. W tym badaniu naukowcy zidentyfikowali sygnatury lipidowe zgodne z mikroorganizmami metabolizującymi metan i siarczany — metabolizmami powiązanymi z energią chemiczną dostępną w układach serpentynitowych.

Co istotne, wzorce izotopowe i stan zachowania cząsteczek sugerują zapis mieszany: niektóre lipidy odzwierciedlają żyjące lub niedawno żyjące populacje, podczas gdy inne są zapisem starszych, skamieniałych społeczności, które były aktywne w przeszłości geologicznej. Ta kombinacja sugeruje, że wulkany błotne mogą gościć epizodyczną lub trwałą aktywność mikrobiologiczną pomimo ekstremalnego pH i znikomych ilości pożywienia organicznego.

Skąd pochodzą próbki i dlaczego są ważne

Rdzenie zostały pobrane podczas rejsu statku badawczego w 2022 roku, który badał przedłuk Mariański — region aktywny tektonicznie, w którym skorupa oceaniczna jest wpychana pod inną płytę. Podczas rejsu odkryto nieznane wcześniej wulkany błotne i wydobyto niebieski muł, który został później przeanalizowany w laboratoriach lądowych przy użyciu wysokoczułej spektrometrii mas i technik izotopowych. Zespół zarchiwizował również publicznie znaczną część surowych danych, aby umożliwić niezależne badania uzupełniające.

Dlaczego ma to znaczenie wykraczające poza ciekawość dziwnym kolorem na dnie morza? Środowiska serpentynitowe wytwarzają wodór, metan i silnie redukujące właściwości chemiczne — rodzaj „darmowego chemicznego posiłku” dla mikroorganizmów, które nie polegają na świetle słonecznym. Ponieważ podobne reakcje woda-skała prawdopodobnie zachodziły na wczesnej Ziemi i mogą zachodzić na innych światach posiadających płynną wodę i skały ultramaficzne, wulkany te są postrzegane jako współczesne analogi pierwotnych siedlisk i potencjalne refugia astrobiologiczne. Nowe dowody w postaci biomarkerów wzmacniają pogląd, że życie chemosyntetyczne może rozkwitać, a przynajmniej trwać w miejscach, które niegdyś uważano za sterylne.

To nie potwór — ale wciąż niezwykły ekosystem

Popularne opisy nazywające ten materiał „śmiercionośną mazią” lub „pozaziemską plamą” są sugestywne, ale mogą wprowadzać w błąd: sam osad jest ekstremalny pod względem chemicznym, ale nie jest samopowielającym się organizmem. Termin ten pobudza wyobraźnię opinii publicznej i nie bez powodu — niebieski muł jest wizualnie spektakularny, a odkrycie rzuca wyzwanie uproszczonym założeniom na temat warunków sprzyjających życiu — jednak teza naukowa jest precyzyjna: molekularne pozostałości wskazują na metabolizmy mikrobiologiczne powiązane z serpentynizacją, a nie na jakieś nowe makroskopowe stworzenie z „mazi”. Wspomniane mikroorganizmy są mikroskopijne i chemotroficzne, wykorzystują nieorganiczne donory i akceptory elektronów zamiast fotosyntezy.

Następne kroki: hodowla mikroorganizmów i mapowanie ukrytej biosfery

Szersze implikacje: cykl węglowy i warunki sprzyjające życiu

Zachować zachwyt, odrzucić przesadę

Odkrycie biomarkerów lipidowych w niebieskim mule serpentynitowym to elegancki przykład pracy detektywistycznej na pograniczu geologii i mikrobiologii: gdy jedna klasa biosygnatur jest zbyt słaba do wykrycia, inna — bardziej odporna chemicznie — może ujawnić ukryte życie. Jest to również przypomnienie, że ekstremalne środowiska są laboratoriami pozwalającymi zrozumieć odporność życia i jego potencjalne początki. W miarę jak kolejne badania będą obejmować hodowlę mikroorganizmów, pomiary chemii in situ i rozszerzanie analiz na inne systemy przedłukowe, uzyskamy wyraźniejszy obraz tego, jak powszechne są te społeczności i co oznaczają dla głębokiej biosfery Ziemi oraz astrobiologii.

Na razie przesłanie jest jasne: ocean wciąż skrywa środowiska, które przeczą oczekiwaniom, a niebieska maź na przedłuku Mariańskim to nie tyle potwór, co okno na życie zepchnięte do granic możliwości.

James Lawson jest dziennikarzem śledczym zajmującym się nauką i technologią w Dark Matter. Posiada tytuł MSc w dziedzinie komunikacji naukowej oraz BSc z fizyki uzyskany na University College London. Pisze o kosmosie, sztucznej inteligencji i wschodzących technologiach z Wielkiej Brytanii.