Podwodna tajemnica Antarktydy. Jezioro Enigma ujawnia nieznane dotąd formy życia

W mroźnych krainach Antarktydy, pod grubą warstwą lodu, naukowcy odkryli coś, co może zmienić nasze rozumienie życia w ekstremalnych warunkach. Jezioro Enigma, położone w Północnych Wzgórzach Ziemi Wiktorii, okazało się domem dla unikalnego ekosystemu mikrobiologicznego, który przetrwał w całkowitej izolacji przez tysiące, a być może nawet miliony lat.

Badania przeprowadzone przez włoski Narodowy Instytut Badań Polarnych ujawniły, że pod warstwą lodu o grubości sięgającej nawet 16 metrów znajduje się ciekła woda o niezwykłych właściwościach chemicznych. Co więcej, w tej wodzie żyją mikroorganizmy, których nie spotyka się w innych jeziorach antarktycznych.

Jezioro Enigma zyskało swoją nazwę dzięki tajemniczemu stożkowi osadów znajdującemu się w jego centrum. Przez lata naukowcy uważali, że jest ono całkowicie zamarznięte. Dopiero badania z lat 2019-2020, wykorzystujące zaawansowane technologie, takie jak radar penetrujący grunt oraz wiercenia, pozwoliły odkryć, że pod lodową powłoką kryje się zbiornik wody o głębokości przekraczającej 20 metrów.

Fascynującą cechą jeziora jest jego zróżnicowany profil temperatury. Podczas gdy główne ciało wody na głębokości większej niż 12,5 metra ma temperaturę bliską zeru, to w pobliżu dna obserwowano temperatury ujemne. Ta stratyfikacja wskazuje na meromiktyczny charakter jeziora, z wyraźnymi warstwami o różnych właściwościach fizycznych i chemicznych.

Jednak najbardziej niezwykłą cechą jeziora Enigma są jego właściwości chemiczne. Woda zawiera wyjątkowo wysokie poziomy rozpuszczonego tlenu, sięgające nawet 50 mg/l, co znacznie przekracza wartości spotykane w typowych zbiornikach wodnych. Taka supersaturacja tlenem jest prawdopodobnie spowodowana intensywną fotosyntezą prowadzoną przez maty mikrobiologiczne.

Dodatkowo, w głębszych warstwach jeziora wykryto wysokie stężenia rzadkich pierwiastków, takich jak lit i rubid, a także arsen, bor i brom. Ich obecność sugeruje, że woda w jeziorze pochodzi z wyjątkowego źródła, prawdopodobnie związanego z podpowierzchniowym systemem drenażowym.

Analiza geochemiczna i izotopowa wskazuje, że woda w jeziorze Enigma pochodzi z topnienia lodowca Amorficznego. Stosunki molowe sodu do chloru oraz wartości izotopowe tlenu i wodoru w próbkach wody jeziora są zgodne z tymi obserwowanymi w lodzie gruntowym tego lodowca. Biorąc pod uwagę różnicę wysokości między lodowcem a jeziorem oraz niskie opady w regionie, naukowcy sugerują istnienie podpowierzchniowego systemu drenażowego, który zasila zbiornik wodą pod ciśnieniem hydraulicznym.

Jednak najbardziej fascynującym aspektem jeziora Enigma jest jego unikalny ekosystem mikrobiologiczny. W wodzie dominują ultrasmałe bakterie z nadgrupy Patescibacteria, które nie występują w innych, dobrze zbadanych jeziorach antarktycznych, takich jak te w suchych dolinach McMurdo. Te bakterie preferują środowiska słodkowodne o ograniczonej ilości składników odżywczych, co odpowiada oligotroficznym warunkom panującym w jeziorze.

Co ciekawe, sinice, które są powszechne w wielu środowiskach antarktycznych, są niemal nieobecne w lodzie i kolumnie wody jeziora Enigma. Występują one jednak w rozległych i zróżnicowanych matach bentosowych na dnie zbiornika. Ta niezwykła dystrybucja mikroorganizmów wskazuje na złożoność lokalnych sieci pokarmowych i sugeruje istnienie zarówno symbiotycznych, jak i drapieżnych stylów życia obok różnorodnych metabolizmów.

Niektórzy naukowcy sugerują, że Patescibacteria występujące w jeziorze Enigma mogą być potomkami populacji, które istniały w tym miejscu przed jego zamarznięciem, potencjalnie od 6 do 12 milionów lat. Jeśli ta hipoteza jest prawdziwa, oznaczałoby to, że mikroorganizmy te przetrwały w izolacji przez niewyobrażalnie długi czas, adaptując się do ekstremalnych warunków i ewoluując w unikatowy sposób.

Odkrycie jeziora Enigma i jego niezwykłego ekosystemu ma ogromne znaczenie dla nauki. Stanowi ono naturalne laboratorium do badania ewolucji życia w ekstremalnych warunkach, takich jak niskie temperatury, wysokie promieniowanie i ograniczone zasoby. Może również dostarczyć wskazówek dotyczących potencjalnego życia poza Ziemią, zwłaszcza na lodowych księżycach, jak Europa krążąca wokół Jowisza czy Enceladus wokół Saturna, gdzie pod lodowymi powłokami mogą istnieć oceany ciekłej wody.

Badania nad Patescibacteria z jeziora Enigma mogą również przyczynić się do zrozumienia ewolucji wstecznej i adaptacji w izolowanych środowiskach. Mikroorganizmy te przystosowały się do życia z minimalnymi zasobami energetycznymi i składnikami odżywczymi, co mogło prowadzić do uproszczenia ich genomów i metabolizmów. Zrozumienie tych procesów może rzucić światło na fundamentalne mechanizmy adaptacji i ewolucji życia.

Jezioro Enigma pozostaje w dużej mierze niezbadane, a naukowcy dopiero zaczynają odkrywać jego tajemnice. Przyszłe badania mogą ujawnić więcej szczegółów na temat jego unikalnego ekosystemu, pochodzenia wody i właściwości chemicznych. Mogą również dostarczyć nowych informacji na temat historii klimatycznej Antarktydy i wpływu zmian klimatycznych na polarne ekosystemy.