В глубоких и темных проходах таинственного подводного лабиринта Мексики, известного тем, что хранятся невероятные реликвии майя, обитает ошеломляющее богатство микробной жизни. Это исследование было опубликовано в журнале Applied and Environmental Microbiology.
Впервые исследователи отобрали некоторые из наиболее недоступных уголков этих нанесенных на карту пещерных систем, протяженность которых составляет 1500 километров. Они обнаружили процветающие микробные мегаполисы в слоях пресной воды, находящейся поверх соленой воды, проникающей из Мексиканского залива.
Карбонатный водоносный горизонт Юкатан в Мексике является одной из самых обширных систем подземных вод на Земле, и лишь часть его правильно нанесена на карту. Его многочисленные провалы, некоторые из которых токсичны, а также сложная сеть подземных туннелей и массивные пещеры обеспечивают питьевой водой десять миллионов посетителей каждый год и два миллиона местных жителей.
«Это невероятно особенные образцы подземных рек, которые особенно трудно получить», — отмечает геобиолог Мэтью Селенски, который работал над исследованием в Северо-Западном университете.
Помимо значительного градиента соли, жизнь в этих природных водоемах должна бороться со стратифицированными уровнями температуры, кислотности, освещенности и различными концентрациями питательных веществ.
Используя 78 образцов воды, собранных смелой командой спелеологов, которые являются частью местного дайв-центра Under The Jungle, геобиолог Магдалена Осберн из Северо-Западного университета и ее команда секвенировали гены, чтобы установить численность различных видов микробов.
Исследователи обнаружили 4183 уникальные последовательности, представляющие 917 различных семейств микробов с уникальными образцами видов в разных областях.
«Микробные сообщества образуют отдельные ниши», — говорит Осберн. «Существует различный состав персонажей, которые, кажется, движутся, в зависимости от того, куда вы смотрите. Но когда вы просматриваете весь набор данных, есть основной набор организмов, которые, кажется, выполняют ключевые роли в каждой экосистеме».
Куда бы они ни просматривали 12 мест, где они взяли образцы, исследователи наблюдали одно и то же семейство бактерий: Comamonadaceae.
Эти крошечные палочковидные организмы хорошо известны в почве и воде. Им необходим кислород, и для передвижения они используют роскошные хвостообразные жгутики.
«Кажется, что Comamonadaceae выполняют несколько разные роли в разных частях водоносного горизонта, но они всегда играют важную роль», — объясняет Осберн. «В зависимости от региона у него есть разные партнеры. Comamonadaceae и его партнеры, вероятно, имеют некоторый мутуалистический метаболизм, возможно, они делят пищу».
В число этих партнеров входят бактерии, питающиеся азотом, такие как Gemmataceae, и другие виды, такие как Mmethyloparacoccus, которые используют метан, а также более знакомые микробы, питающиеся органическими веществами, в зависимости от непосредственных условий окружающей среды.
В свою очередь, эти игроки, вероятно, влияют на особый химический состав воды, наблюдаемый в различных областях водоносного горизонта.
«Эта подземная речная система обеспечивает питьевой водой миллионы людей», — отмечает Осберн. «Итак, что бы ни случилось с микробными сообществами, это потенциально может ощутиться людьми».
Из-за своей изолированной природы большая часть экосистем водоносного горизонта остается относительно нетронутой по сравнению с более незащищенными средами, указанными выше. Тем не менее, загрязняющие вещества все еще просачиваются в эту сложную систему, включая удобрения, пестициды, лекарства и средства личной гигиены.
Недавний обзор показал, что только 13 из 173 исследованных воронок естественного происхождения не содержат загрязняющих веществ, что подчеркивает, что это уникальное место также уязвимо для деятельности человека, несмотря на его изоляцию.
