Mroźna niepewność, czyli wieści z dna Wostoku

Niecałe półtora roku temu rosyjska nauka odniosła olbrzymi sukces: działający w stacji antarktycznej Vostok badacze z Arktyczno-Antarktycznego Instytutu Badawczego w Sankt Petersburgu obwieścili światu, że udało się im dowiercić do największego na świecie jeziora podlodowego Wostok. W Polsce sprawę z przejęciem śledził blog Naturalnie, na świecie sytuację na bieżąco monitorowało Nature.

Dlaczego na tę wiadomość oczekiwano z takim napięciem? Wostok, położony około 4000 metrów pod powierzchnią lodu, pozostawał do zeszłego roku największych na Ziemi jeziorem nietkniętym przez człowieka. Jezioro odkryto w połowie lat 90. (tak naprawdę jego istnienie podejrzewano znacznie wcześniej, ale ostateczna publikacja pojawiła się dopiero w 1993 roku), a w 1998 roku zespół naukowców rosyjskich, francuskich i amerykańskich dokonał głębokiedo odwiertu, wydobywając próbki lodu z głębokości niewiele mniejszej niż samo jezioro. Odwiert zatrzymano jednak przed osiągnięciem zbiornika z obawy przed zanieczyszczeniem rezerwuaru produktami działalności człowieka.

Artystyczne wyobrażenie tego, jak wyglądać będzie robotyczna eksploracja dna Wostoku. /źródło: wiki (domena publiczna)

Badania próbek lodu wydobytego w 1998 roku potwierdziły obecność mikroorganizmów – Hydrogenophilus thermoluteolus, bakterii przystosowanej (jak sama nazwa wskazuje) do dość nietypowych temperatur, w których żyje. Te wieści zrodziły kolejne podejrzenia: co, jeśli w Wostoku istnieje więcej organizmów? Co, jeśli są one bardziej skomplikowane od bakterii? Cztery kilometry pod powierzchnią antarktycznego lodu skrywać się może cały niesamowity, niemal nieziemski ekosystem.

Stąd też wyrażane przez wielu badaczy obawy, czy odwiert, który dotarł do wód jeziora, nie zanieczyścił go przypadkiem – nie zanieczyszczeniami chemicznymi, ale raczej biologicznymi. Chociaż badacze zapewniają oczywiście, że bardzo starannie przygotowano się do projektu właśnie po to, aby zapewnić, że żadne biologiczne ani inne zanieczyszczenia nie dostaną się do jeziora.

Odwiert zatem skończony, próbki zapewne pobrane, ale na ich analizę będziemy jeszcze musieli trochę poczekać. Tymczasem tydzień temu pismo PLoS ONE opublikowało wyniki kolejnej analizy próbek lodu pobranych w 1998 r. I zrzuciło na głowy glacjobiologów cierpliwie oczekujących wyników z ostatniego odwiertu nie lada bombę.

Grupa badaczy amerykańskich wykonała bowiem na próbkach lodu tzw. analizę metagenomową. Metagenom to, w skrócie, całkowita pula DNA organizmów zamieszkujących dany ekosystem. W wersji bardziej ograniczonej, gdy np. mówimy o środowisku, w którym występują tylko bakterie lub tylko wirusy, albo gdy rozmawiamy tylko o takiej podsekcji metagenomu, nazywać go będziemy mikrobiomem lub wiromem. Przykłady metagenomów – a w zasadzie mikrobiomów – opisywałem już wcześniej kilkakrotnie (np. łazienkowy mikrobiom oraz pępkonom; w tym drugim wpisie wyjaśniłem też odrobinę, jak sie przeprowadza taki eksperyment).

Wracając do tematu. Naukowcy przyjrzeli się metagenomowi jeziora Wostok (czy też „niemal jeziora Wostok”). No i odkryli, że:

• 94% sekwencji DNA pochodziło od bakterii;
• pozostałe 4% pochodziło od organizmów eukariotycznych, wliczając w to organizmy wielokomórkowe, przede wszystkim grzyby;
• w próbce znajdowały się sekwencje bardzo podobne do tych zawartych w mikroorganizmach występujących na Ziemi wyłącznie w przewodach pokarmowych ryb (np. Clostridium perfringens, 99% podobieństwa).

To właśnie ten ostatni punkt był wspomnianą przeze mnie bomba. Bo jest całkiem rozsądnym tokiem rozumowania założenie, że jeśli te bakterie występują na Ziemi tylko w rybich trzewiach, to organizmy z nimi niemal identyczne też raczej powinny w rybich trzewiach występować. A stąd już tylko krok do stwierdzenia, że w jeziorze Wostok można – lub można było w przeszłości – znaleźć ryby. I tak też autorzy spekulują pod koniec swojej pracy.

Tematowi znowu zdążyło się już przyjrzeć Nature, które o zdanie zapytało Siergieja Bułata z Instytutu Fizyki Jądrowej w Petersburgu, który także, na jakimś tam etapie, uczestniczył w badaniach oryginalnych próbek. Jego zdaniem wyniki nie są sygnałem, że w Wostoku istnieje skomplikowane wielokomórkowe życie, a raczej objawem zanieczyszczenia próbek. Autorzy odpieraja ten atak, zapewniając, że protokoły laboratoryjne są  niezwykle rygorystyczne i o zanieczyszczeniu nie ma mowy. Między Bułatem i autorami zgody raczej prędko nie będzie, ale warto dodać, że Bułat był jednym z autorów wspomnianej już przeze mnie pracy donoszącej o odkryciu bakterii w tych samych próbkach – autorów tejże pracy także oskarżono o to, że próbki były zanieczyszczone.

Zasadniczy problem, z którym mamy tutaj do czynienia, to sposób zabezpieczania próbek w trakcie ich pobierania. Dotyczy to zresztą wszelkiego rodzaju badań, gdy próbki pobierane są w środowiskach do tej pory bardzo odizolowanych. Czy będzie to podlodowe jezioro, czy dna oceanów, czy stacja kosmiczna. W takich sytuacjach zawsze wyniki rewelacyjne będą musiały sprostać nadzwyczajnym testom i oprzeć sie oskarżeniom o zanieczyszczenie. Niemniej jednak nadzwyczajne doniesienia wymagają nadzwyczajnych dowodów, czego autorzy takich prac muszą być świadomi – i robić wszystko, co w ich mocy, aby upewnić się, że badanie przeprowadzono prawidłowo (w granicach możliwości). A jeśli na dnie Wostoku pluskają się jakieś ryby, znajdziemy je prędzej czy później, a autorzy doczekają się zasłużonej chwały.

Bibliografia:

1. Sergey A. Bulat,, Irina A. Alekhina,, Dominique Marie,, Jean Martins,, & Jean Robert Petit (2011). Searching for life in extreme environments relevant to Jovian’s Europa: Lessons from subglacial ice studies at Lake Vostok (East Antarctica) Europa Lander: Science Goals and Implementation, 48 (4), 697-701 : 10.1016/j.asr.2010.11.024

2. Yury M. Shtarkman,, Zeynep A. Koçer,, Robyn Edgar,, Ram S. Veerapaneni,, Tom D’Elia,, Paul F. Morris,, & Scott O. Rogers (2013). Subglacial Lake Vostok (Antarctica) Accretion Ice Contains a Diverse Set of Sequences from Aquatic, Marine and Sediment-Inhabiting Bacteria and Eukarya PLoS ONE, 8 (7) : 10.1371/journal.pone.0067221