For zombiemikrober, dybhavsbuffet er lige uden for rækkevidde

Langt under havbunden, sedimenter vrimler med bizarre zombie-lignende mikrober. Selvom de rent teknisk er i live, de vokser i slowmotion, og det kan tage årtier for en enkelt celle at dele sig - noget deres fætre ved overfladen gør i løbet af få minutter. En ny undersøgelse fra Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) begynder at skille ad, hvordan de overlever ved at undersøge deres kilde til "fødevarer" - nærliggende molekyler af organisk kulstof. Undersøgelsen hjælper med at fremme vores forståelse af begrænsningerne ved liv på Jorden og kan hjælpe med at informere om, hvordan liv kan eksistere på andre planeter.

I et papir offentliggjort i 21. januar-udgaven af ​​tidsskriftet Natur Geovidenskab , WHOI-forskere undersøgte lange kerneprøver taget ombord på R/V Knorr og R/V Revelle midt i det nordlige Atlanterhav og det sydlige Stillehav. Ved at analysere kernens sedimenter ved hjælp af røntgenstråler med høj intensitet, forskerne fandt ud af, at de indeholdt lave niveauer af organiske kulstofmolekyler - stumper af ældgamle proteiner fra længe døde organismer - bevaret i sedimenter op til 25 millioner år gamle.

Under normale omstændigheder, kulstof som dette ville blive snuppet hurtigt af mikrober. Der er ikke meget af det derude i dybe midthavsedimenter i Atlanterhavet og Stillehavet, gør dem til svære steder for mikroorganismer at overleve. Enhver bakterie, der faldt over det, ville blive behandlet med en lille fest. Men af ​​en eller anden grund, mikroberne i nærheden udnytter ikke fuldt ud dette vindfald.

"Fra et rent kemiperspektiv, de burde være i stand til at metabolisere alt det kulstof, men det er de ikke, " siger Emily Estes, hovedforfatter på papiret, som i øjeblikket er postdoc-forsker ved University of Delaware. På studietidspunktet, Estes var ph.d.-studerende i MIT-WHOI Joint Program, arbejder direkte med medforfatter Colleen Hansel.

Tilstedeværelsen af ​​kulstof er usædvanlig, tilføjer hun, fordi sedimenterne også indeholder ilt. Som regel, de typer mikrober, der trives der, ville bruge begge kemikalier. Ilt fungerer som en slags "brændstof" for stofskifte og andre biokemiske reaktioner inde i organismerne; kulstof giver råmaterialer til disse reaktioner, og lader cellerne genopbygge deres egne strukturer og organeller. Men i de dybe sedimenter, balancen mellem de to er underligt skæv.

Det er uklart, præcis hvorfor overskydende organisk kulstof forbliver, Estes siger, men hendes undersøgelse har udelukket mindst én eksisterende forklaring. Tidligere forskning antydede, at mikroberne ikke "spiste" overskydende kulstof, fordi det var i en form, som de ikke kunne metabolisere. Estes og hendes kolleger, imidlertid, fundet, at det organiske kulstof er i en form, der er anvendelig for mikrober og har i det væsentlige den samme struktur i hele sedimentet. I stedet, hun siger, et mere plausibelt svar er, at kulstoffet er smeltet sammen til mineraler i sedimenterne, gør den utilgængelig. Hun tilbyder også en tredje og sandsynligvis mest dominerende mekanisme:at mikroberne ikke fysisk kan nå det overskydende kulstof. Dybt under havbunden, denne fødekilde er meget sparsomt fordelt, og mikroberne er for træge til at søge meget.

"Fra en mikrobes synspunkt, kulstoffet er måske lige uden for rækkevidde. Når du lever i en tilstand uden meget energi til overs, ligesom disse organismer, det kan bare være for svært at svømme eller kravle rundt for at finde det, " siger Colleen Hansel, en mikrobiel geokemiker hos WHOI.

"Det, der især ophidser mig, er, at denne forskning kan hjælpe os med at forstå nogle af begrænsningerne i livet generelt, om det er under havbunden, eller på en anden planet eller måne, " tilføjer hun. "Når man overvejer de forhold, der kan understøtte udenjordisk mikrobielt liv, det fysiske miljø kan være lige så vigtigt som det kemiske. Mikrober, der lever i et miljø, der har øer af næringsstoffer, der er fysisk adskilt og med lav diffusion, kan simpelthen ikke bruge den energikilde til at vokse."