Микробы гидротермальных источников Красного моря показывают, как жизнь и геология формируют друг друга

Изображение образцов микробов, полученных из источников, под сканирующим электронным микроскопом. Автор: Шарифа Альтальхи

Исследование под руководством профессора Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) Александра Розадо выявило необычный микробный мир в гидротермальных полях Хатиба Монс в центральной части Красного моря. Это место было впервые обнаружено одним из его соавторов, доцентом Фроукье М. ван дер Зван, и её коллегами. Исследование представляет первый «геномно-разрешенный» анализ этих гидротермальных систем, предлагая беспрецедентный взгляд как на типы присутствующих микробов, так и на метаболические функции, которые их поддерживают.

Исследование опубликовано в журнале Environmental Microbiome.

«Микробы из полей Хатиба Монс демонстрируют замечательную метаболическую универсальность, — сказала аспирант KAUST и ведущий автор исследования Шарифа Альтальхи. — Понимая их функции, мы можем увидеть, как жизнь формирует свою окружающую среду, и как геология и биология глубоко переплетены в Красном море».

Поля Хатиба Монс были впервые задокументированы в 2023 году совместной экспедицией KAUST и GEOMAR, которая обнаружила низкотемпературные зоны выбросов и возвышающиеся железо-оксидные насыпи на глубине от 778 до 1450 метров. Эти микробные железные насыпи являются крупнейшей известной активной низкотемпературной системой железо-оксигидроксидных источников в мире.

Основываясь на этом открытии, новое исследование использовало геномно-разрешенную метагеномику для реконструкции более 300 микробных геномов из пяти участков источников в комплексе Хатиба Монс, зафиксировав экосистему, не похожую ни на одно другое известное поле гидротермальных источников.

В отличие от традиционных генетических исследований, которые показывают только, какие микробы присутствуют, геномно-разрешенный анализ дополнительно позволяет ученым определить, как эти микробы функционируют, чтобы выживать и влиять на свою среду.

Исследовательская группа идентифицировала 314 микробных геномов, представляющих как бактерии, так и археи, многие из которых ранее не были известны науке. Анализ выявил неожиданную экосистему, в которой доминируют микробы, способные к круговороту железа, серы, азота и углерода. Эти функции управляют химическими превращениями, которые формируют среду гидротермальных источников и поддерживают микробную жизнь в экстремальных условиях.

«То, что делает это место по-настоящему исключительным, — это преобладание метаболизмов, основанных на железе, что является разительным отличием от серных и метановых систем, обнаруженных в большинстве гидротермальных источников. Этот уникальный метаболический ландшафт делает источник Хатиба в Красном море естественной лабораторией для изучения жизни в экстремальных условиях и предлагает новое понимание микробных процессов, которые поддерживают устойчивость океана и глобальный круговорот углерода», — сказал Розадо.

Микробы, обнаруженные в Хатиба Монс, выполняют биогеохимические процессы, фундаментальные для земных систем. Их способность окислять и восстанавливать железо, фиксировать углерод и метаболизировать серу и азот связывает микробную активность с химическими и минеральными циклами планеты.

Понимание этих метаболических сетей может способствовать развитию биотехнологических применений, таких как извлечение металлов, генерация биоэнергии и восстановление окружающей среды. Более того, изучение того, как микробы процветают в этой высокосоленой и высокотемпературной среде, дает ключи к разгадке того, как жизнь развивалась на ранней Земле и как она может существовать в аналогичных условиях в других местах Солнечной системы.

Больше информации: Sharifah Altalhi et al, Decoding microbial diversity, biogeochemical functions, and interaction potentials in red sea hydrothermal vents, Environmental Microbiome (2025). DOI: 10.1186/s40793-025-00784-5

Источник: King Abdullah University of Science and Technology