Fjernt, men bemærkelsesværdigt:Oplyser de mindste indbyggere i den største havørken

South Pacific Gyre er en havørken. Imidlertid, på grund af sin enorme størrelse bidrager de mikrobielle indbyggere i det sydlige Stillehav Gyre væsentligt til globale biogeokemiske kredsløb. I en undersøgelse uden sidestykke, forskere fra Max Planck Institute for Marine Microbiology i Bremen, Tyskland, har nu lavet en omfattende opgørelse over det mikrobielle samfund i South Pacific Gyre. Denne indsigt blev opnået gennem udviklingen af ​​et nyt værktøj, der gør det muligt at analysere havets mindste indbyggere ombord.

Midt i det sydlige Stillehav er så langt væk fra land, som du overhovedet kan komme. Solindstrålingen er farlig høj, nå et UV-indeks, der er mærket 'ekstremt'. Der er ingen støvpartikler eller tilløb fra landjorden, og som et resultat af disse vand har ekstremt lave næringsstofkoncentrationer, og betegnes derfor 'ultraoligotrofisk'. Klorofylholdigt fytoplankton (minutalger) findes kun på dybder større end hundrede meter, gør overfladevandet i det sydlige Stillehav til det klareste i verden. På grund af sin afsides beliggenhed og enorme størrelse dækker South Pacific Gyre 37 millioner km ² (til sammenligning, USA dækker mindre end 10 millioner km ² )—det er også et af de mindst undersøgte områder på vores planet.

På trods af sin afsides beliggenhed, både satellit- og in situ-målinger indikerer, at de mikroorganismer, der lever i vandet i South Pacific Gyre (SPG), bidrager væsentligt til globale biogeokemiske kredsløb. Dermed, videnskabsmændene fra Bremen var interesserede i at opdage, hvilke mikrober der lever og er aktive i denne havørken. Under et seks ugers forskningstogt på det tyske forskningsskib FS Sonne, organiseret og ledet af Max Planck Institute for Marine Microbiology, Greta Reintjes, Bernhard Fuchs og Tim Ferdelman indsamlede hundredvis af prøver langs en 7000 kilometer lang bane gennem South Pacific Gyre fra Chile til New Zealand. Forskerne prøvede det mikrobielle samfund på 15 stationer i vanddybder fra 20 til mere end 5000 meter, det er, fra overfladen og helt ned til havbunden.

Lavt celletal og uventede fordelinger

"Til vores overraskelse, vi fandt omkring en tredjedel færre celler i det sydlige Stillehavs overfladevand sammenlignet med havgyres i Atlanterhavet", Det fortæller Bernhard Fuchs. "Det var sandsynligvis det laveste celletal nogensinde målt i oceaniske overfladevande." Arterne af mikrober var for det meste velkendte:"Vi fandt lignende mikrobielle grupper i SPG som i andre næringsfattige havområder, såsom Prochlorococcus, SAR11, SAR86 og SAR116", Fuchs fortsætter. Men der var også en overraskelsesgæst blandt de dominerende grupper i det veloplyste overfladevand:AEGEAN-169, en organisme, der tidligere kun blev rapporteret på dybere vand.

Reintjes og hendes kolleger opdagede et udtalt lodret distributionsmønster af mikroorganismer i SPG. "Samfundets sammensætning ændrede sig stærkt med dybden, som var direkte forbundet med tilgængeligheden af ​​lys", Reintjes rapporterer. Overraskende nok, den dominerende fotosyntetiske organisme, Prochlorococcus, var til stede i ret lavt antal i de øverste farvande og hyppigere ved 100 til 150 meters vanddybde. Den nye spiller i spillet dog AEGEAN-169, var særlig talrig i overfladevandet i den centrale gyre. "Dette indikerer en interessant potentiel tilpasning til ultraoligotrofe farvande og høj solindstråling, " påpeger Reintjes. "Det er bestemt noget, vi vil undersøge nærmere." AEGEAN-169 er indtil videre kun blevet rapporteret i vanddybder omkring 500 meter. "Det er sandsynligt, at der er flere økologiske arter inden for denne gruppe, og vi vil udføre yderligere metagenomiske undersøgelser for at undersøge deres betydning i de mest oligotrofe farvande i SPG."

Metodisk milepæl

Den nuværende forskning var kun mulig takket være en nyudviklet metode, der gjorde det muligt for forskerne at analysere prøver lige efter indsamlingen. "Vi udviklede en ny analysepipeline om bord, Reintjes forklarer, "som leverer information om bakteriel identitet kun 35 timer efter prøvetagning." Som regel, disse analyser tager mange måneder, indsamling af prøver, bringe dem hjem til laboratoriet og analysere dem der. Denne pipeline kombinerer næste generations sekventering med fluorescens in situ hybridisering og automatiseret celleoptælling. "Resultatet af vores metodeudvikling er et let anvendeligt system til en effektiv, omkostningseffektiv, feltbaseret, omfattende mikrobiel samfundsanalyse", Reintjes påpeger. "Det giver mikrobielle økologer mulighed for at udføre mere målrettet prøveudtagning, derved fremmer vores forståelse af mangfoldigheden og metaboliske evner hos nøglemikroorganismer."