Если вы оказались в неожиданной ситуации и погрузились под арктический лед, то, возможно, обратили внимание на слой, имеющий вид грязи, который покрывает подледную поверхность. На первый взгляд, это может показаться мертвым, однако зеленая пленка на самом деле содержит жизнь — и более того, она активна, как показывает новое исследование. Этот цвет возникает благодаря обширным колониям микроскопических водорослей, известных как диатомовые водоросли. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает, что, вопреки прежним мнениям, эти организмы не пребывают в состоянии покоя, когда они заключены в лед, сообщает Discover Wildlife.
На самом деле водоросли остаются активными и подвижными, и способны перемещаться при температурах до -15°C — это самая низкая температура, на которой когда-либо наблюдалось движение эукариотических клеток, сложного типа клеток, характерного для растений, животных и грибов.
Ученые подчеркивают, что подвижность водорослей под льдом поддерживает гипотезу о том, что они способствуют передаче питательных веществ в арктической пищевой цепи, что делает их важной частью одной из самых суровых экосистем на Земле.
Исследование проводилось в рамках 45-дневной экспедиции по Чукотскому морю — шельфовому морю Северного Ледовитого океана, расположенного между Россией и Аляской. С использованием научного судна Sikuliaq команда собрала образцы льда на 12 исследовательских станциях летом 2023 года и затем изучала их в лаборатории, используя специально разработанные микроскопы. Образцы показали, что водоросли действительно сохраняют свою активность внутри льда.
После этого ученые воспроизвели ледяные условия с тонкими слоями пресной и морской воды, имитируя микроканалы, которые естественным образом образуются при замерзании морской воды. Удивительно, но даже в этих условиях ниже нуля диатомовые водоросли продолжали двигаться.
"Это не криобиология из фильмов 1980-х годов. Диатомовые водоросли активны до тех пор, пока температура не опустится до -15°C, что просто невероятно", — замечает Ману Пракаш, доцент биоинженерии в Стэнфордском университете и старший автор нового исследования.
Дальнейшие эксперименты показали, что их движение обусловлено выделением вещества, сходного со слизью. "Они выделяют полимер, напоминающий слизь улиток, который прилипает к поверхности, как якорный трос. Затем они тянут этот «трос», и это придаёт им силу для передвижения", — объясняет ведущий автор исследования, постдоктор Кинг Чжан.
Этот механизм работает с использованием актиновых и миозиновых белков — тех же, что участвуют в сокращении мышц человека. Учёные намерены углубиться в изучение того, как эти молекулярные моторы функционируют в условиях экстремального холода.
Команда также установила, что арктические водоросли скользят быстрее своих умеренных «собратьев», что свидетельствует о эволюционных адаптациях к полярным условиям. В процессе экспедиции команда также использовала дрон для исследования водорослей под льдом.
"Арктика сверху белая, но под ледяным покрытием — зелёная, насыщенно-зелёная благодаря водорослям. Это показывает, что эта экосистема не стоит на месте и является важным элементом пищевой цепи, которая влияет на все процессы под льдом", — говорит Пракаш и добавляет, что водоросли помогают поддерживать экосистемы, от рыб до полярных медведей.
Учёные предостерегают, что сокращение морского льда и возможные уменьшения финансирования полярных исследований могут поставить под угрозу понимание текущих процессов. "Многие коллеги говорят, что через 25-30 лет Арктики может уже не быть. Когда экосистемы исчезают, мы теряем знания о целых ветвях нашего древа жизни", — подчеркивает Пракаш.
