Озеро Хейзен в Канаде расположено в тысяче километров от Северного полюса – это одно из самых северных озер на планете. С повышением температуры в Арктике в озеро попадает талая вода из ледников, протоков и рек. В 2002 году группа исследователей из Оттавы решила отобрать пробы этой воды, чтобы понять, что попадает в экосистему Арктики с усилением таяния ледников. Как Приску и Роджерс в Антарктике, исследователи из Оттавы взяли пробы талой воды из ледников и провели секвенирование содержащейся в ней РНК и ДНК. Как и ожидалось, они нашли несколько видов бактерий. Сменив фильтры, чтобы расширить диапазон поиска, они почти сразу обнаружили вирусы. И не несколько, а сотни видов. Исследователи сопоставили спектр вирусов со спектром их потенциальных хозяев в этом регионе – животных, растений и грибов, обитающих вокруг озера. Некое генетическое сходство между вирусами и хозяевами может в какой‐то степени указывать на способность вирусов заражать местную фауну и флору. Результаты оказались тревожными. Выяснилось, что вирусы, высвобождающиеся при таянии ледников, могут распространяться среди местных растений и животных. Более того, имелась прямая корреляция с количеством собранной талой воды. Это означает, что усиление плавления льдов (повышение температуры) приводит к увеличению количества вирусов, выделяющихся из ледников и способных заражать местных обитателей.

Международная исследовательская группа, работавшая на леднике Гулия на Тибетском нагорье, пробурила лед и взяла образцы для анализа ДНК. Секвенирование ДНК показало, что во льду содержалось 33 вида вирусов, остававшихся в замороженном состоянии на протяжении 15 тысяч лет. Четыре из них были известны, но остальные оказались новыми. Каждый вид использует специфический генетический материал для инфицирования микробов и растений. Судя по всему, они смогли выжить на протяжении столь длительного времени благодаря изменениям генома, способствовавшим адаптации к холоду.

Всякий раз, когда мы ищем вирусы во льду, мы их находим. С плавлением полярных льдов в современный мир возвращаются существа из прошлого. В 2014 году ученые обнаружили 13 вирусов в сибирской мерзлоте. Некоторые из них были захвачены льдом почти 50 тысяч лет назад. Исследователи выделили один спящий вирус, чтобы проверить, сохранил ли он свою активность. Они легко его реанимировали и обнаружили, что этот Рип ван Винкль из мира вирусов работал так, как будто не проспал тысячи лет. Он по‐прежнему заражал одноклеточных амеб.

Потепление в Арктике таит в себе двойную микробную опасность. С повышением температуры к северу начинают мигрировать новые виды существ. Организмы, адаптированные к более теплым условиям, в условиях таяния льдов расширяют ареал обитания, обживая новые среды. И одновременно с этим в экосистемы проникают вирусы, остававшиеся замороженными в ледниках и вечной мерзлоте на протяжении многих лет. Это повышает опасность вирусного заражения для местных обитателей – арктических микробов, грибов, растений и животных.

Новые бактерии – тоже часть этой системы. Летом 2016 года температура в Восточной Сибири поднималась до +38 °C. В последние годы теплое лето сопровождалось таянием верхних слоев почвы в районах вечной мерзлоты. Теперь на поверхности появляются ил и промоины. И одновременно начинают заболевать животные. Тем летом местные кочевники видели много больных северных оленей. К концу августа погибло более двух тысяч животных. В том же месяце заболели 42 деревенских жителя, а один из них, двадцатилетний юноша, скончался. Эти события были связаны между собой, что выяснилось при анализе тканей оленей и человека: в крови и тканях дыхательных путей жертв были обнаружены очевидные признаки присутствия возбудителя сибирской язвы. Споры сибирской язвы могут оставаться в спящем состоянии на протяжении десятилетий. Считается, что они ожили в результате таяния вечной мерзлоты, в которую вмерзли останки множества зараженных оленей. Последняя вспышка сибирской язвы, поразившей оленей в этом регионе, произошла 75 лет назад. Споры из оголившихся костей оказались на поверхности и попали в воду, а с ней к оленям и людям. Из тающей вечной мерзлоты возродилась старая зараза.

Микроорганизмы – яркая иллюстрация выносливости и адаптивности обитателей полярных регионов. Возбудители сибирской язвы и другие микробы способны выживать в экстремальных условиях, находясь в замершем состоянии на протяжении тысячелетий. Эта хитроумная адаптация позволяет бактериям переживать тяжелые климатические условия и дожидаться более благоприятных дней. На поверхности микробных клеток есть белок, который служит химическим сенсором, настроенным на восприятие питательных веществ, в том числе сахаров. Когда эти организмы обнаруживают молекулы питательных веществ, даже через десятки или сотни лет, сенсорный белок меняет конформацию и запускает цепную реакцию, возвращающую бактерию к жизни.

Еще одна биологическая стратегия, объясняющая адаптивность микробов, была обнаружена в ходе хитроумного эксперимента. Исследователи из группы Джона Приску заинтересовались вопросом, чем питаются микробы, живущие в озерах под ледниками. Казалось бы, при отсутствии солнечного света и каких‐то очевидных источников пищи им нечем питаться. Исследователи отобрали некоторое количество каменной породы из кернов подледного озера Уилланс и растерли в порошок. Они оставили этот порошок отстаиваться в воде более месяца, чтобы все заключенные там химические вещества могли перейти в раствор. Проанализировав состав воды, они обнаружили аммиак, углекислый газ, метан и водород. Понимание метаболизма бактерий превратило список химических веществ в золотую жилу информации: такая смесь – шведский стол для микробов, обитающих в этой воде. Некоторые подледные бактерии перерабатывают метан и извлекают из него энергию, другие производят метан, перерабатывая углекислый газ. Третьи обитатели подледного мира перерабатывают аммиак. Ну а четвертые осуществляют метаболизм серы, которая образуется при гибели бактерий, поглощающих аммиак, – грубо говоря, питаются телами умерших микробов. В темноте подо льдом существует устойчивая, процветающая и сложная экосистема.

После открытия жизни под антарктическим льдом ученые стали приглядываться к спутникам Юпитера и Сатурна. Европа и Энцелад – небольшие покрытые льдом планеты, и с некоторой вероятностью там подо льдом есть океаны и камни. Те области Земли, которые мы считали бесплодными, кишат жизнью. Но если подо льдами Антарктики в эродированных камнях и в воде существует жизнь, может быть, она существует и во внеземных условиях. Работа в Антарктике не только показывает, как микробы умудряются выживать в неожиданных местах, но также стимулирует ученых к созданию технологий, позволяющих исследовать далекие планеты.

Буры, дроны и лабораторные технологии для обнаружения жизни в километровой толще антарктического льда можно использовать и для изучения Европы и Энцелада. Скрытые миры на Земле могут помочь обнаружить жизнь за пределами нашей планеты.