На берегу Оби, между Парабелью и Нарымом в Томской области, есть скважина 3П. Её пробурили при разведке полезных ископаемых, и она вскрыла водоносный горизонт глубиной около 2,7 км. Вода поднимается из неё сама, под давлением. Поэтому микробы с поверхности не могут попасть внутрь, и скважина стала для учёных окном в глубинную биосферу. В воде из неё специалисты Томского государственного университета и нескольких институтов РАН нашли и вырастили новый вид архей (одноклеточных организмов, внешне похожих на бактерии, но составляющих отдельную ветвь жизни). Он получил название Methanothermobacter tomskensis.
Загадка скважины
Ранее из этой воды уже выделили несколько новых бактерий, которые питаются органикой. При этом генетический анализ показывал другую картину: в сообществе преобладают микробы, которым органика не нужна, — они живут за счёт водорода. Водород в недрах образуется без участия жизни, например при распаде молекул воды под действием излучения или при поднятии газов из мантии. Чтобы разобраться в этом противоречии, исследователи решили выделить главного обитателя скважины и измерить, насколько он активен.
Пробы отобрали в феврале 2020 года прямо у устья скважины. Анализ генов показал, что одна группа архей рода Methanothermobacter составляет 25,54% всего микробного сообщества. Из общей ДНК воды учёные собрали геном этой археи. Он заметно отличался от ближайшего известного родственника, Methanothermobacter marburgensis: сходство составило 92,66%. Это указывало на новый вид.
Как вырастили культуру
Описать вид только по ДНК мало, нужна живая культура. Пробы воды держали при 55 °C, близко к температуре в самой скважине. Метан, то есть признак работы архей, появился только через 12 месяцев. После нескольких этапов пересева удалось получить чистую культуру штамма K4ᵀ. Его геном совпал с собранным из ДНК воды на 99,96%. Значит, в пробирке оказался тот самый организм, который доминирует под землёй.
Новая архея питается только водородом. Она соединяет его с углекислым газом и получает метан. Такой процесс называется метаногенезом.
Сколько метана
Скорость образования метана измерили с помощью углерода с радиоактивной меткой. Пробы запечатывали у скважины и сутки выдерживали в темноте при 55–57 °C. Получилось около 5,45 наномоля метана на литр воды в сутки, то есть примерно 2 микромоля на литр за год. По словам авторов, это сопоставимо с активностью таких же архей в донных отложениях обычных водоёмов. Изотопный анализ показал, что примерно половина метана в пробах имеет биологическое происхождение, остальная образовалась в ходе глубинных геологических процессов.
Это фундаментальное исследование: новый вид описан по чистой культуре, а активность измерена в природной воде из скважины.
