Щоб рости і розмножуватися, антарктичні ґрунтові бактерії видобувають енергію з атмосфери.
Бактерії можуть жити в різних умовах: під жахливим тиском на дні океану, в гарячих джерелах з майже киплячою водою або в Антарктиді, де середня літня температура коливається від -50 ° С до -30 ° С. Але яким би стійким і невибагливим ти не був, тобі все одно потрібно чимось харчуватися.
Бактерії можуть отримувати енергію, розкладаючи органіку, або ж вони можуть використовувати енергію світла (фотосинтез), або ж вони можуть отримувати її, окисляючи неорганічні сполуки (хемосинтез). Крім того, бактеріям, як і всім живим організмам, потрібна вода, без якої біомолекули просто не можуть працювати. Але як бути, якщо ти живеш в Антарктиді, де ніч тримається по півроку, де дуже мало поживних речовин і де знайти воду через жахливий клімат вкрай важко?
Дослідники з Університету Нового Південного Уельсу, університетів Квінсленду і Монаша разом з колегами з інших наукових центрів Австралії та Нової Зеландії аналізували гени ґрунтовних бактерій, що мешкають на сході Антарктиди. Зразки ґрунту брали з невеликих територій, позбавлених снігу та льоду. При цьому в ґрунті шукали не самих бактерій, а ДНК, яку можна було прочитати і за прочитаними послідовностями зробити висновок про те, що за мікроорганізми тут живуть.
Оскільки органіки на антарктичних землях майже немає, то логічно було б очікувати, що тут будуть мешкати переважно автотрофи, тобто ті, які збирають органічні речовини з елементарних неорганічних сполук. Дійсно, саме такі бактерії, судячи з генетичних слідів, тут і живуть, причому в досить великому розмаїтті: у статті в Nature йдеться про цілі двадцять три різновиди бактерій.
Найцікавіше виявилося в їхніх генетичних особливостях. Гени антарктичних бактерій кодують ферменти, які в буквальному сенсі можуть працювати з повітрям: вони ловлять з нього водень, монооксид вуглецю (СО) і вуглекислий газ (СО2). З вуглекислого газу бактерії будують біомолекули, а енергію для синтезу видобувають, окисляючи CO до CO2. Можна сказати, що бактерії в буквальному сенсі харчуються повітрям, якого їм цілком вистачає: особливості їх ферментів такі, що вони вихоплюють з атмосфери достатньо водню, чадного газу і вуглекислого газу, щоб підтримувати життєдіяльність мікробів. За словами авторів роботи, у найчисленніших різновидів антарктичних бактерій є якраз ці самі вдосконалені модифікації ферментів; втім, незважаючи ні на що, навіть найуспішніші мікроби тут активно живуть тільки кілька годин на рік, а решту часу проводять у сплячому стані.
Мікроорганізми зі схожим пристроєм метаболізму - тобто видобувні енергію з перетворень чадного газу у вуглекислий - траплялися дослідникам і раніше. Правда, більшість з них - анаероби, не люблять кисень і живуть глибоко на морському дні; але є й такі, які не бояться відкритої атмосфери і беруть з неї необхідний СО. Автори роботи не виключають, що схожих мікробів можна знайти не тільки в Антарктиді, але і в спекотних пустелях, наприклад, у південноамериканській Атакамі, яка вважається найбільш сухою пустелею на Землі і в якій бактеріям теж нічого не залишалося б, крім як харчуватися повітрям.