М.И. То есть, из центральной части керна получалась талая вода, которая не соприкасалась ни с краями керна, ни с чем. Только с этой стерильной поверхностью. И эта талая вода и служила уже для изучения количества микроорганизмов, ледового их состава и так далее.
С.А. Горлышко колбы мы немедленно запаивали, не разъединяя. Таким образом, получалась такая огромная ампула, так что мы были абсолютно уверены, что ничего в эту колбу, кроме как из центральной части керна, не попало. Вот, в общем, очень коротко, в чём суть этой методики.
М.И. Надо сказать, что лёд в этом отношении идеальный объект, потому что он монолитный. Если в этом керне есть трещины или какие-то изъяны, этот кусок просто бракуется. А если это монолитный столбик льда, то этот столбик как раз и используется для исследований.
А.Г. Это гарантия того, что в него не попали посторонние…
М.И. Вы ж понимаете, много ведь изучалось микрофлоры буровых кернов, скважин, которые бурятся в различных горных породах. Но практически во всех этих горных породах есть поры, есть трещины, есть возможность загрязнения керна при бурении. Лёд в этом отношении практически идеален.
А.Г. И что вам удалось обнаружить при первой же пробе?
С.А. Уже при первой экспедиции мы пробурили 105 метров, обнаружили различные формы микроорганизмов – бактерии, грибы, дрожжи, актиномицеты.
А.Г. Которые находились в состоянии анабиоза?
С.А. Да. И после рассева в строго стерильных условиях из этой колбы мы получали незначительное количество представителей названных групп.
М.И. То есть культуры этих групп.
А.Г. Они начинала делиться, то есть они были жизнеспособны?
С.А. И вот на первой схеме у нас показано распределение различных групп микроорганизмов в толще ледника. Здесь очень интересная получается картина. Неспорообразующие микроорганизмы преобладают в верхних горизонтах ледника. А по мере углубления в ледник увеличивается относительное количество спорообразующих бактерий по отношению к неспорообразующим. И в то же время общая картина идёт к тому, что количество обнаруживаемых этим методом микроорганизмов постепенно падает. И уже на глубине, я уже не буду подробно рассказывать, примерно две с половиной тысячи метров уже процент колб, давших рост микроорганизмов, составляет только около трех процентов.
А.Г. А какой вывод вы делаете: что количество микроорганизмов вообще уменьшается или уменьшается количество жизнеспособных?
С.А. Количество жизнеспособных микроорганизмов уменьшается. Я назвал бы эту часть нашей работы первым этапом исследователей.
А.Г. То есть вы нашли предел анабиоза?
М.И. Нет, до предела не дошли…
С.А. Так была экспериментально проверена возможность длительного анабиоза микроорганизмов, исчисляемого десятками и сотнями тысяч лет.
М.И. Самые нижние образцы какой возраст имеют?
С.А. Самые нижние образцы имеют возраст 400 тысяч лет – по нашим данным. Но уже после наших работ (это уже общеизвестные работы) другие исследователи из Московского университета и из Пущино, которые проводили активные работы с вечной мерзлотой, нашли в слоях вечной мерзлоты образцы, которые имеют возраст пять миллионов лет, семь миллионов лет. Им уже теперь стало легче, потому что действительно экспериментально было показано существование сверхдлительного анабиоза. Теперь уже с этим никто не спорит.
А.Г. И на этих горизонтах в семь миллионов лет они находят жизнеспособные организмы, да?
С.А. Да, да.
М.И. Причём, интересно, что в работах с вечномёрзлыми грунтами, с вечномёрзлыми породами находят даже большее количество жизнеспособных клеток. Потому что в антарктический ледник микрофлора попадает через атмосферу вместе с пылевыми частицами, Саббит Салахутдинович нам об этом ещё два слова скажет.
С.А. Да, обязательно скажу.
М.И. Поэтому в леднике их относительно небольшое количество. Понимаете, ледник не является сферой активной жизни микроорганизмов. А вот мёрзлые породы и мёрзлые почвы до того, как они стали мёрзлыми, они являлись активной системой.
А.Г. Органикой.
М.И. Да. Поэтому там исходное количество микроорганизмов было на порядки больше, чем исходное количество тех микроорганизмов, которые поступили с пылью в Антарктиду. И, естественно, при том же проценте там гораздо большее количество микроорганизмов обнаруживается в этих мёрзлых породах, чем во льдах, и гораздо больше разнообразие микроорганизмов. Но, так сказать, система остаётся прежней. Вот уже образцы мерзлоты с пятимиллионным возрастом содержат жизнеспособную микрофлору в достаточно большом разнообразии и в большом количестве.
С.А. Возвращаясь к нашим исследованиям, на этой схеме очень хорошо представлена эта картина. Нам интересно посмотреть вот что: ну, хорошо, микроорганизмы на наших питательных средах не растут. Это не значит, что их там нет. Во-первых, мы можем не угадать, какая требуется среда для тех микроорганизмов, которые мы можем обнаружить.
А.Г. А вы какие среды использовали?
С.А. У нас среда была очень простая. Это был картофельный отвар, обогащённый дрожжевым автолизатом. Оказалось, что, в общем-то, очень широкий круг микроорганизмов растёт на этой среде.
Теперь о следующем, втором этапе наших исследований – когда мы изучали пробы на мембранных фильтрах. При подсчёте под микроскопом там мы обнаруживали очень большое количество микроорганизмов – в сравнении, конечно, с тем, что мы обнаружили первым нашим методом, методом высева. Здесь уже мы обнаруживали порядка ста, тысячи клеток в одном миллилитре.
Было очень интересно – в каком же состоянии находятся эти микроорганизмы? И среди них оказались жизнеспособные. Это было показано радиоизотопным методом, который проводила в нашем институте старший научный сотрудник Ирина Николаевна Мицкевич. Она подсчитывала этим радиоизотопным методом возможность усвоения меченого углерода.
Затем применялся очень интересный метод окрашивания флуорескамином этих проб на фильтрах, который проводила Маргарита Николаевна Поглазова. Эти результаты нам позволили прийти к очень интересному выводу, что распределение микроорганизмов в толще антарктического ледника имеет какой-то скачкообразный характер. Вот на следующей схеме эта очень интересная работа показана, это можно даже назвать вторым открытием, я бы так назвал его.
Потому что, когда на нашей планете происходит резкое понижение температуры, наступает ледниковый период, усиливается атмосферная циркуляция, обнажается шельф морей и океанов. И этими мощными потоками воздуха огромное количество микроорганизмов и пыли несётся во всех направлениях по нашей планете. И, в том числе, на поверхность ледников. И, оседая на поверхность ледников, они уходят, как говорится, в вечность. И вот эту картину мы обнаружили в толще ледника Антарктиды. Когда сопоставили количество микроорганизмов – вот на этой схеме очень хорошо видно. Внизу чёрные графики – это пыль.
М.И. Частички, пылевые частицы.
С.А. Эту часть исследований проводили наши французские коллеги. А вот выше точками изображено количество микроорганизмов, присутствующих в этих слоях. Очень интересное совпадение. То есть, много микроорганизмов и, соответственно, много и пыли.
А.Г. И тем ниже температура.
С.А. И если сопоставить это с верхним графиком, где температура, очень хорошо видно: низкие температуры, значит, выше количество как микроорганизмов, так и пылевых частиц. Значит, климатическое состояние планеты влияет на содержание микроорганизмов в толще вечных ледников. И не только микроорганизмов, но и пылевых частиц. Этот очень интересный факт тоже был установлен нашими исследователями.
М.И. Я хочу только добавить, что, конечно, когда начали применять мембранные фильтры для учёта общей численности микроорганизмов, оказалось, что не все клетки жизнеспособны. Это видно при применении этих специфических цитологических окрашиваний. Количество значительно большее, чем то, что учитывается на питательных средах, значительно больший процент жизнеспособных клеток, но всё-таки, конечно, не все клетки, которые находятся в леднике, не все эти клетки живые. Много и отмерших клеток. Не каждая микробная клетка выдерживает атмосферный перенос – в южном полушарии идёт особенно активный атмосферный перенос из тропических регионов по верхним горизонтам атмосферы, где жёсткая ультрафиолетовая радиация. Вообще, конечно, условия жизни микроорганизмов в атмосфере это не их среда обитания. Кто-то там выживает, кто-то там сохраняется, но многие клетки гибнут. И вот эти и живые и погибшие клетки обнаруживаются, когда начинают использовать не только метод питательных сред, но и метод их мембранных фильтров, на которых видны все клетки.