Недавно в журнале PLoS ONE появилась статья американского микробиолога Скота Роджерса (Dr. Scott O. Rogers) из Университета Боулинг Грин в Огайо, в которой утверждалось, что в антарктическом озере Восток могут обитать не только множество бактерий, но даже многоклеточные организмы — вплоть до рыб. Выводы группы Роджерса были основаны на прочтении выделенной из льда ДНК и РНК и сравнении их последовательностей с базами известных организмов. Сообщение об открытии распространили практически все мировые СМИ, однако большинство ученых встретило такие результаты весьма скептически. «Лента.ру» рассмотрела аргументы Роджерса и опросила нескольких экспертов, чтобы понять, можно ли доверять столь сенсационным результатам.
Для анализа группа Роджерса использовала не саму воду из озера, — она была впервые получена только в начале 2013 года, — а так называемый аккреционный лед, который снизу намерзает на ледник. Образцы аккреционного льда были подняты еще в 90-х годах прошлого века, когда существовало трехстороннее соглашение между Россией, США и Францией. Согласно договору, страны в равных долях получали керн для исследования. До того как попасть в лабораторию Роджерса, американский лед почти 15 лет находился в специальном хранилище в Денвере.
В статье в PLoS ONE ученый с коллегами описывает, как из 500 миллилитров воды ученым сначала удалось отфильтровать клетки, затем выделить из них ДНК и РНК и наконец установить тотальную последовательность множества их фрагментов — так называемый метагеном и метатранскриптом. Всего было прочитано 3507 последовательностей, для 1623 из которых удалось найти совпадения в геномах известных организмов.
В статье и в комментариях для Nature и The Christian Science Monitor:
«Последовательности нуклеиновых кислот из аккреционного льда соответствовали организмам из пресноводных, морских, донных и ледовых сообществ. Кроме того, значительная часть последовательностей соответствовала ДНК симбионтов животных и растений.
Результаты говорят о том, что в озере живут — или жили — достаточно сложные организмы. Сложность этой жизни, которую мы обнаружили, оказалась неожиданной. Это показывает возможности живых организмов и то, как они могут существовать в таких местах, где выживание еще 20-30 лет назад считалось невозможным. Границы зоны, которую можно рассматривать как потенциально обитаемую, меняются.
Более 35 миллионов лет назад озеро Восток было открыто для атмосферы и окружено лесами. В это время водоем, который, возможно, на самом деле был морским заливом, содержал сложную экосистему организмов. Около 15 миллионов лет назад некоторые части озера еще хотя бы какое-то время в году не были покрыты льдом. К этому моменту, по-видимому, относится образование отложений.
Хотя нынешние условия существенно отличаются от тех, которые имели место в озере ранее, оно, как нам кажется, по-прежнему сохраняет удивительно разнообразное сообщество организмов. Эти организмы могли за последние 15-35 миллионов лет постепенно приспособиться к меняющимся условиям, по мере того как Восток превращался из наземной в подледную экосистему.
Загрязнение [в образцах] всегда является важным вопросом. Один отпечаток пальца способен внести с собой такое количество микроорганизмов, которое значительно превышает их число в самом керне. Но я считаю, что мы проконтролировали все, что возможно. Мы серьезно деконтаминировали наши образцы, а затем, после прочтения [ДНК и РНК], мы удаляли из базы те последовательности, которые соответствовали уровню загрязнения в контрольных образцах.
Физиологи животных могли бы сказать, что рыбы не могут жить в этом озере, — но я считаю, что это возможно».
Микробиолог Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ) Сергей Булат является главным экспертом по работе с образцами Востока с российской стороны. Ранее проведенный им предварительный анализ указывал на практически полное отсутствие в образцах микроорганизмов. Затем ученому удалось найти несколько фрагментов ДНК, которые не были похожи на ДНК известных бактерий. И в том и в другом случае использовался лед, намерзший на бур во время проникновения в озеро. В настоящее время группа Булата занята анализом первого «полноценного» керна, который был получен только в начале 2013 года. Ранее, в рамках российско-французско-американского проекта обмена керном, предполагалось, что отдельные исследования Булата, Роджерса и других будут опубликованы в сравнительном исследовании. Впоследствии, однако, ученые не смогли найти общий подход к проблеме загрязнения. В комментарии для «Ленты.ру» Булат усомнился в новых данных:
«Эти образцы старые, мы свою часть этого керна уже давно проанализировали и ничего там не нашли, потому что там ничего и нет. По моему мнению, то, что обнаружила группа Роджерса — не более чем загрязнение. Это не удивительно, так как их лаборатория просто не приспособлена для работ такой степени чистоты.
Если внимательно прочитать статью, там указано, что из образца удалось получить очень мало материала. Если посчитать, то окажется, что для одного из образцов у авторов было около 40, а для другого — всего 15 пикограмм ДНК (один пикограмм — это одна триллионная грамма). Такое количество ДНК просто непригодно ни для какого метагеномного анализа, потому что все реагенты, которые при этом используются, загрязнены гораздо большим количеством нуклеиновой кислоты.
У меня к работе очень много конкретных методических вопросов. Почему авторы говорят о стерилизации, а не о деконтаминации — очистке образцов от чужеродной ДНК? Почему для очистки они используют фильтры, которые для этого не предназначены? Почему для выделения ДНК и РНК они используют наборы для работы с вирусами, которые не содержат необходимых ферментов для разрушения бактериальных и грибных клеток? При этом для осаждения нуклеиновых кислот в таких наборах используется так называемая РНК-носитель, чужеродная нуклеиновая кислота, происхождение которой обычно не указывается и которая вполне могла дать часть тех последовательностей, которые они прочитали. Все эти тонкие методические моменты в статье не обсуждаются.
Кроме того, авторы никак не обсуждают ту ключевую особенность Востока, которая отличает озеро от всех других. Дело в том, что помимо давления в 400 атмосфер, низкой температуры и полной темноты, вода в Востоке, к тому же, перенасыщена кислородом. Как при этом возможно существование в озере тех «нормальных» бактерий из обычных водных экосистем, которые нашли авторы, совершенно непонятно.
Что касается фрагментов ДНК симбиотических и кишечных бактерий, то Роджерс и его сотрудники считают их свидетельством обитания в Востоке рыб. Но ведь точно такие же бактерии обитают и в кишечнике человека, их очень много на теле. В нашей работе мы находим такие последовательности постоянно, но у нас есть специально составленная база загрязнителей, поэтому они никогда не попадают в окончательный анализ».
Эске Виллерслев (Eske Willerslev) является одним из самых известных в мире специалистов по древней ДНК. Его группе, например, удалось восстановить внешность представителя культуры Саккак на основе выделенной из одного волоса последовательности ДНК. Недавно Виллерслев смог полностью прочитать геном лошади, жившей 700 тысяч лет назад, и установить, таким образом, рекорд по работе с древней ДНК. В комментарии для «Ленты.ру» он так отозвался о работе Роджерса:
«По моему мнению, однозначно ответить на вопрос о том, являются ли загрязнением те последовательности [ДНК], которые были обнаружены Роджерсом, невозможно. С древними микробами очень тяжело работать, так как не существует простого способа отделить современных [их представителей] от древних. При этом мне кажется довольно странным, когда то, что было изолировано миллионы лет, оказывается идентичным или почти идентичным известным микробным последовательностям, найденным вне озера [Восток]. Это указывает на то, что по крайней мере некоторые из полученных последовательностей являются результатом загрязнения».