Mikrobe-mysteriet løst:Hvad skete der med Deepwater Horizon-oliefanen

Deepwater Horizon olieudslip i Den Mexicanske Golf i 2010 er et af de mest undersøgte udslip i historien, endnu er videnskabsmænd ikke blevet enige om mikrobernes rolle i at spise olien op. Nu har et forskerhold ved Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) identificeret alle de vigtigste olienedbrydende bakterier såvel som deres mekanismer til at tygge de mange forskellige komponenter op, der udgør den frigivne råolie.

Holdet, ledet af Berkeley Labs mikrobielle økolog Gary Andersen, er den første til at simulere de forhold, der opstod i kølvandet på udslippet. Deres studie, "Simulering af Deepwater Horizon oliefane afslører substratspecialisering inden for et komplekst samfund af kulbrintenedbrydende stoffer, " blev netop offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Dette giver den mest komplette beretning endnu om, hvad der skete i kulbrintefanerne i det dybe hav under begivenheden, " sagde Andersen. Berkeley Labs Ping Hu, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, tilføjede:"Vi simulerede forholdene i den Mexicanske Golfs olieudslip i laboratoriet og var i stand til at forstå mekanismerne for olienedbrydning fra alle de vigtigste olienedbrydende bakterier, der blev observeret i det oprindelige olieudslip."

Dette olieudslip var det største i historien, med frigivelsen af ​​4,1 millioner tønder råolie samt store mængder naturgas fra en kilometer under havets overflade. Efter den første eksplosion og frigivelse af olie, forskere observerede et fænomen, der ikke var set før:Mere end 40 procent af olien, kombineret med et indført kemisk dispergeringsmiddel, blev holdt i en næsten 100 miles lang fane på denne store dybde.

Men på grund af vanskeligheden med at indsamle prøver fra så langt under havoverfladen, og på grund af det store område, der blev påvirket af udslippet, der var en række huller i forståelsen af ​​oliens skæbne over tid.

Opdagelse af en ny bakterie

Andersen og hans team vendte tilbage til spildstedet fire år senere for at samle vand i dybden. Med bistand fra medforfatterne Piero Gardinali fra Florida International University og Ron Atlas fra University of Louisville, en suspension af små, uopløselige oliedråber blev jævnt fordelt i flasker, sammen med de mere opløselige oliefraktioner og kemisk dispergeringsmiddel for at efterligne betingelserne for oliefanen. I løbet af de næste 64 dage blev sammensætningen af ​​mikroberne og råolien undersøgt intensivt.

Forskerne var vidne til en indledende hurtig vækst af en mikrobe, der tidligere var blevet observeret at være den dominerende bakterie i de tidlige stadier af oliefrigivelsen, men som havde unddraget sig efterfølgende forsøg fra andre på at genskabe forholdene i den Mexicanske Golfs oliefane.

Gennem DNA-sekventering af dets genom var de i stand til at identificere dets mekanisme til at nedbryde olie. De gav denne nyopdagede bakterie det foreløbige navn Bermanella macondoprimitus baseret på dens slægtskab med andre dybhavsmikrober og det sted, hvor den blev opdaget.

"Vores undersøgelse viste vigtigheden af ​​at bruge dispergeringsmidler til at producere neutralt flydende, små oliedråber, som forhindrede meget af olien i at nå havoverfladen, " sagde Andersen. "Naturligt forekommende mikrober på denne dybde er højt specialiserede i at dyrke ved at bruge specifikke komponenter i olien til deres fødekilde. Så oliedråberne gav et stort overfladeareal for mikroberne til at tygge olien op."

Arbejder med Berkeley Lab-forskeren Jill Banfield, en studie medforfatter og også en professor i UC Berkeley's Department of Earth and Planetary Sciences, holdet brugte nyudviklede DNA-baserede metoder til at identificere alle genomerne fra de mikrober, der brugte den introducerede olie til vækst sammen med deres specifikke gener, der var ansvarlige for olienedbrydning. Mange af de bakterier, der blev identificeret, lignede olienedbrydende bakterier fundet på havoverfladen, men havde betydeligt strømlinede sæt gener til olienedbrydning.

At udfylde hullerne

Tidligt arbejde med mikrobiel aktivitet efter olieudslippet blev ledet af Berkeley Labs Terry Hazen (nu primært tilknyttet University of Tennessee), som gav de første data nogensinde om mikrobiel aktivitet fra en dybvandsspredt oliefane.

Mens Hazens arbejde afslørede en række kulbrintenedbrydere, denne seneste undersøgelse identificerede de mekanismer, som bakterierne brugte til at nedbryde olie og forholdet mellem disse organismer, der var involveret i udslippet, til tidligere karakteriserede kulbrinte-nedbrydende organismer.

"Vi har nu evnen til at identificere de specifikke organismer, der naturligt ville nedbryde olien, hvis spild fandt sted i andre regioner, og til at beregne hastigheden af ​​olienedbrydningen for at finde ud af, hvor lang tid det ville tage at forbruge den spildte olie i dybden, sagde Andersen.

Implikationer for fremtidige spild

Andersen bemærkede, at det ikke er klart, om nedbrydningen af ​​olie på disse dybder ville være sket i andre offshore olieproducerende regioner. "Den Mexicanske Golf er hjemsted for en af ​​de største koncentrationer af undervandsudsivning af kulbrinter, og det er blevet spekuleret i, at dette hjalp med udvælgelsen af ​​olienedbrydende mikrober, der blev observeret i undervandsfanerne, " han sagde.

Selvom brønden boret af riggen Deepwater Horizon var en af ​​de dybeste i sin tid, ny olieefterforskning offshore i Brasilien, Uruguay, og Indien har nu overskredet 2 miles under havets overflade. Ved at fange vand fra disse områder og udsætte dem for den samme test, det kan i fremtiden være muligt at forstå konsekvenserne af et ukontrolleret udslip af olie i disse områder mere detaljeret.

"Vores største håb ville være, at der ikke var nogen olieudslip i fremtiden, " sagde Andersen. "Men at have evnen til at manipulere forholdene i laboratoriet kan potentielt give os mulighed for at udvikle ny indsigt til at afbøde deres påvirkning."