Недавно учёные смогли извлечь образцы уникальных микробов, которые выжили в обширной камере с жидкой пресной водой под более чем 9 метров льда. Эта экосистема существовала под ледяным покровом на протяжении 14 миллионов лет, начиная с момента, когда озеро впервые замёрзло в конце более тёплого периода на Земле.
Считалось, что озеро Энигма полностью промерзло, поскольку оно расположено в северных предгорьях Антарктиды, между ледниками аморфной и валунной глины, в регионе со средней температурой -14 °C.
Исследовательская группа, возглавляемая микробиологами Франческо Смедиле и Виолеттой ла Коно использовала георадар для изучения состава озера и обнаружения скрытого пузырька жидкости. Они пробурили лёд для извлечения образцов воды.
Особое внимание было уделено предотвращению загрязнения этого защищённого биома: первые 3 метра льда бурили электрической дрелью, а остальные слои обрабатывали термоплавкой и горячей водой. Для бурения использовалась стерилизованная и подогретая вода из ледяной крошки, собранной во время механического бурения.
«Озеро Энигма поддерживает филогенетически разнообразную микробную экосистему с высокой биомассой, уникальную среди антарктических озёр, постоянно покрытых льдом, — отмечает команда исследователей. — Запечатанная льдом планктонная и донная микробиота озера Энигма, вероятно, представляет собой устойчивую наследственную биоту, возникшую из древней микробной экосистемы до замерзания».
Исследователи обнаружили, что эти организмы играют различные роли в простой водной пищевой сети, начиная от первичного производства через фотосинтез и заканчивая эктосимбиозом и хищничеством. Среди них были представители Pseudomonadota, Actinobacteriota и Bacteroidota, а также неожиданное количество патесцибактерий, процветающих в подземных водах.
Дно озера оказалось покрыто разнообразными микробными матами с преобладанием цианобактерий, вырабатывающих кислород, которые отсутствуют в льду и водной толще.
Некоторые из этих матов напоминали «смятый толстый ковер», на котором возвышались «большие аморфные древовидные структуры» высотой до 40 сантиметров и диаметром до 60 сантиметров. В других местах были обнаружены бактериальные массы, образующие дюноподобные вершины.
Учёные предполагают, что стабильная, находящаяся под давлением и химически стратифицированная толща воды глубиной не менее 12 метров «питается» от ближайшего аморфного ледника.
Открытие представителей семейства Patescibacteria superphylum особенно интересно, так как хотя они встречались в других местах Антарктиды с низким содержанием кислорода, их никогда не находили в покрытых льдом озёрах.
В воде озера Энигма наблюдается аномально высокое содержание растворённого кислорода, что не является обычным для обитания патесцибактерий.
Считается, что этот суперфиллюм составляет значительную часть микробного разнообразия на Земле, однако его трудно обнаружить при культивировании и ПЦР-анализе, из-за чего он получил название «микробная тёмная материя».
Эти бактерии очень малы и просты по своей структуре; им не хватает многих обычных функций других микробов. Поэтому они почти всегда находятся в симбиозе с другими бактериями или археями-хозяевами.
«В частности, сверхмалые патесцибактерии могут играть необычную роль в экосистеме озера, которая не характерна для других покрытых льдом антарктических озер», — отмечают авторы.
