Rusland bevroor praktisch nieuwe boringen in het subglaciale Antarctische Vostok-meer, en op het moment dat het het dichtst bij de ontdekking van het lokale leven kwam.
We weten allemaal dat we na het boren in de diepten van Lake Vostok op Antarctica sporen van een uiterst ongebruikelijke bacterie hebben gevonden. Buitenlandse wetenschappers geloven dat er veel exotische meercellige organismen in het meer zijn. Hun huisgenoten verwerpen dit standpunt, maar zij geloven ook dat de voortzetting van zijn onderzoek veel nieuwe dingen zou brengen - en het mogelijk zou maken om te begrijpen hoe het leven eruit zou kunnen zien in andere werelden van het zonnestelsel. Dit zal in de nabije toekomst niet gebeuren: het hoofdwerk bij "Vostok" is helaas gestopt. Als iemand zulke ontdekkingen doet in het meer, dan is dit misschien de verdienste van buitenlandse onderzoekers - en het zal zeer binnenkort gebeuren.
Lake Vostok is een groot stuwmeer van 6.000 kubieke kilometer, dat vele malen groter is dan in Ladoga. Bovendien is het oosten subglaciaal, op een diepte van bijna vier kilometer, waardoor de druk daar oploopt tot 400 atmosfeer, en zuurstof en stikstof nergens heen kunnen buiten het contact met de atmosfeer. De wateren van het meer die ermee verzadigd zijn, vormen een unieke omgeving, die het meest ongunstige reservoir voor het leven op aarde zou moeten zijn. Maar ondanks dit is er nog steeds leven daar - dit is tenminste de mening van een aantal Russische en Amerikaanse wetenschappers die de resultaten van het boren hebben bestudeerd. Hoewel de schattingen van onderzoekers uit deze twee landen over de bewoonbaarheid radicaal verschillen, geloven ze allemaal dat ze sporen van lokaal leven hebben gevonden.
In april 2017 gaat de première van de film Lake Vostok. Ridge of Madness”, die de zeer moeilijke omstandigheden beschreef waarin Russische poolreizigers en wetenschappers zeer belangrijke resultaten bereikten bij de zoektocht naar leven onder enkele kilometers Antarctisch ijs. De film ontvangt nog steeds internationale onderscheidingen, maar geschiedenis is ermee verbonden en belangrijker dan welke prijzen dan ook. Hij stelt het onderwerp aan de orde van het feitelijk stoppen van diep schoon boren in het Vostokmeer door de krachten van het gelijknamige poolstation. Door gebrek aan financiering zijn daar sinds 2015 geen grote stappen gezet. En nu op het station een paar keer minder mensen dan op het hoogtepunt van het werk. Hieruit bestaat praktisch geen hoop op een geweldige ontdekking van het lokale leven onder het ijs. Het is tijd om de geschiedenis van het boren te bekijken, om het te begrijpenwat daar is bereikt en wat - dankzij de huidige "werkstop" - niet zal worden bereikt.
Ga naar de kleine groene mannetjes?
Er zijn twee standpunten over het onderwerp wie er precies onder het ijs leeft tussen het Vostok-station en het meer met dezelfde naam. Een van hen is Amerikaans, de andere is Russisch. De eerste is gebaseerd op de resultaten van ondieper boren die de Verenigde Staten in de jaren negentig in het gebied hebben uitgevoerd. Toen slaagden ze erin om alleen het ijs over het meer te krijgen - het ijs dat werd gevormd uit het water, geleidelijk opstijgend en bevroor. Na analyse van zijn monsters, vond de metagenomische methode van het team van Scott Rogers hun gensequenties van 1.623 soorten! Hiervan behoorde zes procent tot vrij complexe wezens - eukaryoten, wezens met een gescheiden kern, omgeven door een muur. Iets dat zo complex was, werd het minst verwacht op een diepte van enkele kilometers.
Bovendien leeft een van de soorten bacteriën, vermoedelijk op deze manier, alleen in de darmen van vissen - het komt gewoon niet los van hen voor. Gensequenties die kenmerkend zijn voor raderdiertjes en weekdieren werden ook gevonden. Hieruit concludeerde de Amerikaanse groep dat er onder de bewoners van het Vostokmeer mogelijk buitengewoon complexe wezens zijn, zelfs vissen en schaaldieren. Volgens een van de hypothesen bestaat het meer in de vorm van een open reservoir al tientallen miljoenen jaren en is alleen de laatste 14-15 miljoen verborgen door ijs.
Promotie video:
Science Photo Library / OOST NIEUWS
Dit betekent, zo denken de onderzoekers, dat lokale vissen en schaaldieren veel tijd hadden om zich geleidelijk aan te passen aan de omstandigheden onder het ijs. Bovendien kunnen ze, als ze er zijn, de extreme omstandigheden in het Oosten minder extreem maken. Zuurstofademende organismen zouden de overtollige zuurstof die samen met het ijs het meer binnenkomt, kunnen verbruiken. Dan, in de diepten van het meer, is er misschien geen overmaat van dit gas - een sterk oxidatiemiddel, waarna het leven niet gemakkelijk is.
Russische wetenschappers onder leiding van Sergei Bulat reageerden extreem koel op deze ontdekking. Ze wezen er terecht op dat de boringen werden uitgevoerd met technische vloeistoffen die waren verontreinigd met gewone grond en andere bacteriën. Het is praktisch onmogelijk om externe vervuiling te onderscheiden van “buurtbewoners” zonder gebruik te maken van “schoon boren”. Binnenlandse onderzoekers geloven dat het onder dergelijke omstandigheden alleen mogelijk is om over echt "Oosters" leven te praten als er genetische sequenties worden gevonden die totaal anders zijn dan wat dan ook.
En specialisten van het St. Petersburg Instituut voor Kernfysica van de Russische Academie van Wetenschappen slaagden erin daar het bacteriële DNA te vinden, dat niet samenviel met een van de bekende soorten. Het is zo vreemd voor hen dat het niet eens mogelijk was om het in een of andere groep bacteriën te plaatsen. 14 procent van haar genen wordt niet gevonden in andere bekende soorten. Zoals Sergei Bulat toen zei, is dit DNA zo anders dan al het andere dat “als het op Mars zou worden gevonden, ze ongetwijfeld zouden verklaren dat dit leven van Mars is. Hoewel het aards DNA is."
Science Photo Library / OOST NIEUWS
Dit zijn echter bacteriën, eenvoudig, eencellig, zonder "toeters en bellen" en onnodige complexiteit. Genen van iets onverwachts en zelfs nog complexer, maar tegelijkertijd verschillend van terrestrische soorten, zijn nog niet gevonden in ijsmonsters. Dus eukaryoten en zelfs meercellige zoals vissen worden volgens onze wetenschappers daar nog steeds geannuleerd. Dit is misschien niet slecht. Vissen, die leven zonder licht en de toevoer van voedingsstoffen van bovenaf, zouden zo vreemd moeten zijn aan alles dat we weten dat ze in feite niet veel zouden verschillen van "groene mannen" uit de verhalen van creatieve ufologen.
Niet zo makkelijk
De vraag of er in het Oosten meercellige organismen zijn, is hier helemaal niet gesloten. Meer recentelijk hebben wetenschappers geleerd dat meercellige organismen - met name paddenstoelen - op een of andere manier op mysterieuze wijze diep onder de zeebodem kunnen overleven. De druk is daar zelfs hoger dan in het subglaciale meer. Blijkbaar leven schimmels op de een of andere manier samen met chemo-autotrofe bacteriën, die energie halen uit anorganische materie vanwege de oxidatie ervan. Onvoldoende geoxideerde ijzerverbindingen, bijvoorbeeld in de samenstelling van olivijn, zijn brandstof voor zo'n diep leven. Bacteriën "verbranden" het met zuurstof en krijgen water.
En eind april 2017 werd bekend dat meercellige schimmels van het beschreven type 2,4 miljard jaar onder de zeebodem kunnen bestaan. Bovendien ontstonden ze zelfs vóór de verzadiging van de atmosfeer met zuurstof. Dat wil zeggen dat, in tegenstelling tot reeds bestaande opvattingen, meercellig en complex leven geen zuurstofatmosfeer of gunstige omstandigheden op het aardoppervlak nodig heeft. Als dit miljarden jaren geleden was, kan het zijn dat er zelfs vandaag de dag in het subglaciale meer organismen zijn die complexer zijn dan bacteriën - en nog veel meer.
Laten we even aannemen dat het zo zou kunnen zijn. Dan gaat het belang van hun ontdekking veel verder dan onze kennis van het aardse leven. Feit is dat de ingewanden van Mars, Titan, Enceladus, Europa, Ceres en vele andere lichamen van het systeem ook een ijskap van bovenaf hebben, water van onderaf en hoge druk. Ze lijken zo op de omstandigheden in het oosten dat de conclusie op zich lijkt: als er complex leven wordt gevonden onder het ijs van Antarctica, is het moeilijk om zijn aanwezigheid in andere werelden van het zonnestelsel uit te sluiten.
Te koud of te warm voor een moeilijk leven?
Op het eerste gezicht lijkt het misschien dat het grootste probleem van het leven onder het ijs in Antarctica koud is. In feite is dit misschien helemaal niet het geval. Ja, de bovenste lagen van het meer worden afgekoeld tot min drie graden Celsius. Als er geen druk boven 350 atmosfeer zou zijn, zou er ijs op hun plaats zijn, alleen kan dergelijk koud water niet bevriezen. En toch zijn de onderste lagen van het meer hoogstwaarschijnlijk veel extremer qua temperatuur.
Hydrogenophilus thermoluteolus, een thermofiele bacterie, werd gevonden in het ijs honderd of twee meter boven het meer. Hoewel het daar "qua uiterlijk" vrij gewoon is (genen zijn vergelijkbaar met andere bekende monsters), is het erg moeilijk om het toe te schrijven aan externe vervuiling. En niet alleen omdat een thermofiele bacterie op Antarctica een nogal vreemde verontreiniging zou zijn. Wat nog belangrijker is, vóór het ijs boven het oosten, was het alleen te vinden in warmwaterbronnen. Op het oppervlak heeft het niet veel te doen - het leeft door de waterstof te oxideren die zich ophoopt waar heet water in contact komt met rotsen.
Zo'n "vervuilende stof" kon vrijwel zeker niet in kerosine of freon terechtkomen dat wordt gebruikt bij het boren vanuit Rusland of andere delen van de wereld. De productie van dergelijke stoffen vindt nergens plaats in warmwaterbronnen. Op basis hiervan suggereren Russische en Franse wetenschappers dat dezelfde bronnen verborgen zijn op de bodem van het subglaciale meer, waardoor, naast heet water, waterstof stroomt, die dient als basis voor chemoautotroof leven.
Over het algemeen is Hydrogenophilus thermoluteolus verre van het grootste uiterste onder degenen die in de buurt van warm water leven. Mensen zoals zij leven en ontwikkelen zich bij 40-60 graden Celsius. De moeilijkste zijn de eenvoudigere, eencellige archaea die tot 122 graden Celsius kan verdragen. Tot dusver zijn er echter geen sporen van archaea in het ijs boven het meer of in monsters daarvan gevonden. Dus als het helemaal onderin heet is, dan niet overdreven, niet boven het kookpunt waarop bacteriën afsterven.
De kunst om een stap voor de finish te stoppen
Enkele jaren geleden begonnen diepe boringen in de wateren van het meer te vertragen. Om op deze diepte te komen is een boormachine niet geschikt: smeltwater van het ijs bevriest snel. Het wordt vervangen door niet-bevriezende kerosine of freon. Maar als dergelijke vloeistoffen - er kunnen veel bacteriën in zitten - in de wateren van het meer terechtkomen, zal het erg moeilijk zijn om te begrijpen welke van de vloeistoffen die tijdens het boren zijn gevonden een inheemse en wie een buitenaards wezen is. Russische onderzoekers zijn al lang tot de conclusie gekomen dat op de laatste tientallen meters ijs, en nog meer in het meer zelf, fundamenteel andere technologieën nodig zijn die contact tussen het meerwater en externe vloeistoffen uitsluiten.
Helaas betekent dit dat er nieuwe boorapparatuur nodig is. En de creatie ervan - in tegenstelling tot de exploitatie van de vorige - vereist geld, zij het zeker niet op kosmische schaal. Dus ergens in 2015 werd de verdere voortgang van de werkzaamheden ernstig vertraagd. Het "saaie" deel van het personeel van het station bestaat nu uit slechts een paar mensen, en eenmaal voor de uitvoering van deze taak werd het personeel tot tientallen gebracht.
Wat er is gebeurd, is zeer waarschijnlijk alsof Chroesjtsjov na oktober 1957 plotseling zei dat het duur was om satellieten te lanceren, en niet alle andere ruimtevluchten financierde. Russische wetenschappers hebben de beste kandidaat voor een ongewoon leven gevonden voor een subglaciaal meer dat op kilometers diepte ligt. Dit meer is, zoals velen denken, door ondergrondse kanalen verbonden met andere lokale meren - en er zijn er tientallen op Antarctica, Vostok is gewoon het grootste. En plotseling, in plaats van verder te werken, nieuwe bacteriën of zelfs meercellige organismen te vinden, geven we plotseling zelf de strijd op.
De logica achter deze beslissing is begrijpelijk. Chroesjtsjov kon niet zeggen "speel maar wat is genoeg" - hij zou gezichtsverlies hebben geleden door concurrentiedruk vanuit de Verenigde Staten. W. Brown was daar met zijn dromen van de maan, en weigering om te vliegen zou de USSR in een ongemakkelijke positie brengen. Helaas hebben kwaadwillende Amerikanen geen haast om met ons te concurreren in de richting van het verkennen van het meest exotische leven op aarde. Hiervoor hebben de States simpelweg geen poolstation direct boven het meer. Als gevolg hiervan kan de situatie in onze eigen inspanningen in deze richting een lange stop worden.
NASA denkt echter alleen maar aan methoden om kilometerijs in Europa te boren. Misschien denken ze erover na om een mobiel boorcomplex boven hetzelfde oosten te testen. Dan kan blijken dat de prioriteit bij de ontdekking van het meest extreme leven onder het ijs bij iemand anders ligt.
Alexander Berezin
