Стерильні зони Землі: де не виживають навіть бактерії

Життя, зда­є­ться, зда­тне ада­пту­ва­ти­ся до всьо­го: від ядра реакто­ра до дна оке­а­ні­чної безо­дні. Але навіть цьому без­ме­жно­му спе­ктру ада­пта­цій існує межа. І Земля, попри свою біо­сфер­ну різно­ма­ні­тність, має щонай­мен­ше дві точки, де життя зни­кає — не лише для людей, а й для бактерій.

Ці уні­каль­ні зони — не пусте­лі в мета­фо­ри­чно­му сенсі, а справ­жні «сте­риль­ні зони», де навіть най­ви­три­ва­лі­ші мікро­ор­га­ні­зми вияви­ли­ся неспро­мо­жни­ми закрі­пи­ти­ся. Наукове вивче­н­ня цих місць про­ли­ває сві­тло на фун­да­мен­таль­ні межі життя — як на Землі, так і поза нею.

Сухі долини Мак-Мердо: антарктичний біологічний нуль

Антарктида — мате­рик рекор­дів. Але окрім оче­ви­дних клі­ма­ти­чних екс­тре­мів, тут існує ще одна, менш відо­ма уні­каль­ність — Сухі доли­ни Мак-Мердо. Це один із най­су­хі­ших регіо­нів пла­не­ти з абсо­лю­тною від­су­тні­стю льоду та снігу.

Рельєф ізо­льо­ва­ний гір­ськи­ми хреб­та­ми, що бло­ку­ють потік льо­до­ви­ків. У поєд­нан­ні з поту­жни­ми ката­ба­ти­чни­ми вітра­ми, які дося­га­ють швид­ко­сті понад 300 км/​год, це ство­рює умови, при яких воло­га пра­кти­чно не затримується.

У цен­трі цієї зони роз­та­шо­ва­ний льо­до­вик Шеклтона. Попри назву, 80% його площі — це не лід, а ого­ле­ний міне­ра­лі­зо­ва­ний ґрунт, схо­жий на бетон. У 2021 році коман­да дослі­дни­ків із Колорадського уні­вер­си­те­ту про­ве­ла серію бурінь, щоб вияви­ти мікро­ор­га­ні­зми. Результат виявив­ся при­го­лом­шли­вим: у 20% віді­бра­них проб не вияв­ле­но жодних слі­дів життя.

Основні факто­ри стерильності:

• Постійні вітри з екс­тре­маль­но низь­кою вологістю
• Повна від­су­тність води в рід­ко­му стані
• Низька тем­пе­ра­ту­ра
• Висока кон­цен­тра­ція солей у ґрунті

Попри це, у 80% зраз­ків все ж було зафі­ксо­ва­но наяв­ність екс­тре­мо­філь­них бакте­рій. Проте сам факт існу­ва­н­ня настіль­ки сте­риль­них діля­нок став важли­вою нау­ко­вою поді­єю — він дає уні­каль­ну модель для вивче­н­ня «мер­твих зон» на інших планетах.

Вулкан Даллол: край кислотного виживання

Якщо Сухі доли­ни — це холо­дна сте­риль­ність, то вул­кан Даллол в Ефіопії — її про­ти­ле­жність. Тут панує агре­сив­не поєд­на­н­ня висо­ких тем­пе­ра­тур, гіпер­со­ло­но­сті та кисло­тно­сті. Середня річна тем­пе­ра­ту­ра сягає +35 °C, а поверх­ня вкри­ва­є­ться бага­то­ша­ро­ви­ми соля­ни­ми і кисло­тни­ми відкладеннями.

Колись ця місце­вість була зато­кою Червоного моря. Після від­сту­пу води зали­шив­ся тов­стий шар солі, під яким поча­ла нако­пи­чу­ва­тись гідро­тер­маль­на енер­гія. У сезон дощів воло­га про­со­чу­є­ться крізь соля­ні пла­сти, набу­ва­ю­чи кисло­тних вла­сти­во­стей, і потра­пляє в роз­жа­ре­ні гли­би­ни. Там вона пере­тво­рю­є­ться на кисло­тну пару, яка вири­ва­є­ться на поверх­ню у вигля­ді гейзерів.

Це при­зво­дить до утво­ре­н­ня вра­жа­ю­чо­го ланд­ша­фту з яскра­во-зеле­ни­ми, жов­ти­ми та чер­во­ни­ми міне­раль­ни­ми стру­кту­ра­ми. Проте краса Даллола — оман­ли­ва. Місцевість вигля­дає як пей­заж з іншої пла­не­ти, але є майже пов­ні­стю непри­да­тною для життя.

Фактори пов­ної стерильності:

• Низький pH (висо­ка кислотність)
• Надзвичайна кон­цен­тра­ція солей
• Висока тем­пе­ра­ту­ра
• Відсутність ста­біль­ної водної фази для життя

Попри числен­ні екс­пе­ди­ції, у біль­шо­сті проб із Даллола не вда­ло­ся зна­йти жодних мікро­ор­га­ні­змів. Лише в окре­мих кисло­тних озе­рах із помір­ні­ши­ми умо­ва­ми дослі­дни­ки з Франції вияви­ли один вид архей. Це лише під­твер­джує — Даллол зда­тен букваль­но роз­ще­пи­ти моле­ку­ли життя.

Модель для вивчення життя поза Землі

Дві уні­каль­ні сте­риль­ні зони — одна кри­жа­на, інша кисло­тна — пока­зу­ють, наскіль­ки різно­ма­ні­тни­ми можуть бути межі життя. Їхнє вивче­н­ня важли­ве не лише для розу­мі­н­ня екс­тре­мо­фі­лії, а й для астро­біо­ло­гії. Ландшафти Антарктиди та Ефіопії можуть слу­гу­ва­ти ана­ло­га­ми умов на Марсі, Європі чи інших небе­сних тілах Сонячної системи.