Арктика преподнесла невозможное: подо льдами обнаружили форму жизни, которой там быть не должно

Учёные из Копенгагенского университета сделали открытие, которое может изменить наше понимание жизни в Арктике и роли океанов в климатических процессах. Под толщей арктического морского льда обнаружены нецианобактериальные диазотрофы — микроорганизмы, способные фиксировать азот. Ранее считалось, что в таких экстремальных условиях этот процесс невозможен.

Почему открытие переворачивает представления о жизни подо льдом

Фиксация азота — один из ключевых биохимических процессов на планете. Благодаря ему неактивный азот из атмосферы превращается в аммиак и аммоний — соединения, которые служат пищей для микроводорослей. Эти микроскопические растения стоят у основания всей морской пищевой цепи, обеспечивая питанием планктон, рыбу и другие организмы.

До последнего времени считалось, что азотфиксация возможна только в тёплых морях, где воды бедны кислородом и благоприятны для бактерий, вырабатывающих фермент нитрогеназу. Арктические же воды, насыщенные кислородом и покрытые льдом, считались слишком враждебной средой для таких процессов.

Однако исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, доказало обратное.

"До сих пор считалось, что азотфиксация невозможна подо льдом, поскольку условия жизни слишком суровые. Мы ошибались", — заявила аспирантка Копенгагенского университета Лиза фон Фризен.

Кто такие нецианобактериальные диазотрофы

До этого считалось, что основными "работниками" азотного цикла в океане являются цианобактерии — фотосинтезирующие микроорганизмы, обитающие в тёплых водах.

Новое открытие показало: в арктических глубинах существуют другие типы бактерий, не связанные с цианобактериями, но способные выполнять ту же функцию — связывать атмосферный азот.

Это значит, что в Арктике есть целый невидимый пласт жизни, который до сих пор не учитывался в глобальных климатических моделях.

Почему фиксация азота подо льдом — сенсация

Учёные объясняют: ключевая трудность фиксации азота заключается в чувствительности фермента нитрогеназы к кислороду. В более тёплых водах кислорода меньше, поэтому бактерии могут спокойно выполнять свою работу.
Арктика, напротив, богата кислородом, и до недавнего времени никто не ожидал, что этот процесс вообще возможен в таких условиях.

Тем не менее образцы, взятые у кромки морского льда, показали наличие высокой активности диазотрофов — именно там, где лёд постепенно тает из-за изменения климата.

Что это значит для экосистемы Арктики

Открытие может значительно скорректировать представления учёных о том, как работает углеродно-азотный баланс океана.

Если подо льдом действительно идёт фиксация азота, значит, в Арктике присутствует дополнительный источник питания для микроводорослей. А это, в свою очередь, влияет на весь пищевой каскад — от планктона до рыбы и морских млекопитающих.

"Количество доступного азота в Северном Ледовитом океане, вероятно, недооценено. Это может означать, что потенциал производства водорослей также недооценён, особенно по мере сокращения морского льда". — подчеркнула Лиза фон Фризен

Экологические последствия: углерод и климат

Водоросли не только кормят морских обитателей, но и активно поглощают углекислый газ. Если новые микроорганизмы действительно усиливают рост водорослей, это значит, что океан может забирать из атмосферы больше углерода, чем предполагалось.

Однако эффект не обязательно будет положительным: повышение биологической активности может изменить баланс между выделением и поглощением углерода, а также повлиять на содержание метана в донных слоях.

"Мы пока не знаем, будет ли общий эффект благоприятным для климата. Но очевидно, что фиксацию азота необходимо включить в климатические модели, чтобы понять, как изменится Арктика в ближайшие десятилетия". — отметил соавтор исследования, профессор Лассе Риман

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: предполагать, что жизнь возможна только в благоприятных условиях.
  Последствие: недооценка биологической активности экстремальных экосистем.
  Альтернатива: расширить поиск новых форм жизни в регионах, ранее считавшихся "мертвыми".
• Ошибка: игнорировать подлёдные микробные процессы в климатических прогнозах.
  Последствие: неточность расчётов углеродного баланса планеты.
  Альтернатива: включить подлёдную фиксацию азота в глобальные климатические модели.

Где происходит фиксация азота

А что если подо льдом скрыто больше

Открытие нецианобактериальных диазотрофов может быть только началом. Учёные предполагают, что под толщей льда существуют целые уникальные микробные экосистемы, приспособленные к темноте, холоду и высоким концентрациям кислорода.

Эти формы жизни могут помочь понять, как зарождалась биосфера на Земле и существуют ли похожие условия на других планетах, например подо льдом Европы — спутника Юпитера.

Плюсы и минусы открытия

Три интересных факта

• Азот составляет 78% атмосферы Земли, но лишь микроскопические организмы способны сделать его доступным для жизни.
• Аналогичные формы жизни могут существовать подо льдом Антарктиды и на других планетах.
• Фиксация азота — процесс древний: ему более трёх миллиардов лет, и он возник задолго до появления кислорода в атмосфере.

Исторический контекст

• Первые доказательства азотфиксации в океане были получены в 1940-х годах.
• В 2017 году зафиксированы первые следы фиксации азота в Арктике.
• В 2025 году доказано, что этот процесс идёт даже подо льдом, открывая новую главу в изучении морской жизни.