Микроорганизмы, сохраняющиеся глубоко под морским дном в течение миллионов лет, продолжают развиваться, несмотря на то, что живут на пределе энергетических возможностей, согласно исследованию, опубликованному 17 августа в журнале mBio.

На поверхности Земли, где питательных веществ в избытке, бактерии размножаются и развиваются с ускоренной скоростью по сравнению с растениями и животными. Но в глубоководных районах моря бактерии также можно обнаружить на глубинах более 10 м ниже морского дна, где они сохраняются в условиях крайнего ограничения энергии, близкого к энергетическому пределу жизни, в отложениях, которым более миллиона лет.

«Некоторые ученые выдвинули гипотезу о том, что скорость клеточного деления слишком медленная и эволюция не может происходить в таких условиях», — сказал геомикробиолог из Университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Мюнхене профессор Уильям Орси. Обоснование этой оценки основано на том факте, что крайнее ограничение энергии, с которым сталкиваются популяции бактерий в древних отложениях, приводит к очень низким темпам метаболизма, и поэтому бактерии будут делиться очень медленно — или вообще не будут.

Однако новое исследование показало, что на самом деле эволюция действительно происходит в этих довольно специфических условиях окружающей среды.

Ученые выделили бактерии, принадлежащие к роду Thalassospira, из образцов донных отложений, которым было несколько миллионов лет. Они обнаружили, что их геномы характеризовались наличием относительно высокой доли «псевдогенов». Псевдогены являются потомками ранее функционировавших генов, которые с течением времени приобрели очень много мутаций.

Это открытие подразумевает, что данные бактерии имеют тенденцию накапливать вредные мутации, которые в конечном итоге могут привести к потере первоначальных функций этих генов. Более того, ученые обнаружили, что геномы бактерий Thalassospira, обитающих под землей, демонстрируют в десять раз более низкие уровни генетической рекомбинации (перераспределение генов) по сравнению с бактериями поверхностного мира.

Отсутствие рекомбинации от соседних бактерий привело к тому, что вновь приобретенные ошибки фиксируются в геномах бактерий, обитающих под морским дном, и могут передаваться при делении клеток. Таким образом, физическая изоляция от внешнего мира привела к генетической изоляции.

В долгосрочной перспективе эти генетически изолированные подземные организмы становятся своеобразными подтипами своих соответствующих видов, которые были погребены в отложениях миллионы лет назад.

«Тот факт, что мы обнаружили четкие указания на сопоставимые эволюционные механизмы у бактерий, извлеченных из донных отложений, говорит о том, что такие эволюционные процессы происходят у свободноживущих бактерий гораздо чаще, чем мы предполагали до сих пор», — заключил Орси.