Жизнеспособные микроорганизмы в вечной мерзлоте Арктики

Учебные материалы по биологии / Краткая характеристика микрофлоры Арктики / Жизнеспособные микроорганизмы в вечной мерзлоте Арктики

К сожалению, в литературных источниках отсутствуют данные, повествующие об истории открытия облигатных психрофилов Арктической зоны, поэтому сразу перейдём к современным исследованиям этой проблемы.

Исследования последних лет показали возможность длительного сохранения жизнеспособных прокариотных и эукариотных микроорганизмов в условиях постоянных отрицательных температур многолетнемерзлых толщ, возраст которых составляет от нескольких тысяч до 2-3 млн. лет. Из многолетнемерзлых отложений выделены аэробные и анаэробные бактерии, зеленые и сине-зеленые микроводоросли, дрожжи и мицелиальные грибы.

Обнаружены споры мхов и семена высших растений, способные к прорастанию после длительной криоконсервации.

В ходе комплексных работ по изучению сообществ палеоорганизмов вечной мерзлоты выделены жизнеспособные цисты свободноживущих простейших, находившиеся в состоянии криптобиоза в течение десятков и сотен тысяч лет.

Простейшие являются полифилетической группой протистов (Protista Haeckel, 1866) и включают гетеротрофные свободноживущие и паразитические, преимущественно одноклеточные организмы.

Свободноживущие простейшие распространены в природе чрезвычайно широко и заселяют практически все возможные для жизни среды обитания. В почвенных биоценозах всех географических зон они являются обязательным компонентом, по разнообразию и численности уступая только бактериям.

Простейшие способны существовать в большом диапазоне температур, адаптируясь к экстремально высоким и низким значениям. Эти эукариотные организмы широко распространены в различных биотопах полярных районов - в составе планктона и бентоса холодных морских и пресных вод, во льдах и талых водах, в наземных экосистемах Антарктиды и высоких широт Арктики.

В ответ на действие низких температур, а также сопутствующего высушивания и изменения химизма среды, протисты используют различные стратегии выживания. Один из путей - переход в состояние физиологического покоя, сопровождающийся образованием особых морфологических структур - цист покоя, которые защищены от неблагоприятных воздействий многослойной водо- и газонепроницаемой оболочкой.

При этом выживание обеспечивается посредством почти полного прекращения метаболической активности, в связи с чем стратегию этого типа нередко называют криптобиозом. В состоянии криптобиоза протисты способны переносить влияние отрицательных температур в диапазоне от -60°С в природе и до -269 °С в условиях эксперимента.

Описаны случаи сохранения жизнеспособности цистами простейших после нескольких десятков лет консервации в замороженном или высушенном состоянии: во льдах Гренландии и Балтийского моря, в сухих почвенных образцах. Из гренландского льда выделены цисты инфузории Colpoda steinii и амебы Vahlkampfia sp., сохранившие способность к эксцистированию после нескольких столетий криоконсервации.

В 30-х гг. прошлого века об обнаружении жизнеспособных цист амеб и инфузорий в мерзлых толщах Забайкалья сообщал П.Н. Каптерев, проводивший исследования на Сковородинской мерзлотной станции. Однако эти находки были приурочены к подошве слоя сезонного оттаивания.

Сведений о находках жизнеспособных цист простейших в мерзлых отложениях нет.

Кроме того, изучение радиолярий в осадках внутренней (не прибрежной) Арктики показало их специфический, эндемичный характер, отразивший относительную устойчивость местной популяции, изолированной от проникновения морской биоты из соседних Атлантического и Тихого океанов.

С другой стороны, комплексы микроорганизмов арктических морей у побережья России, в частности, моря Лаптевых, несут на себе признаки динамичного взаимодействия водных масс различного происхождения: пресноводного стока р. Лены, солоноватых и более соленых шельфовых вод, морских арктических и североатлантических вод.