Undersøgelse ser på livet i og uden for havbundens kulbrinteudsivninger

Mikrobielle celler findes i overflod i marine sedimenter under havet og udgør en betydelig mængde af den samlede mikrobielle biomasse på planeten. Mikrober fundet dybere i havet, såsom i kulbrinte siver, normalt antages at have langsom befolkningsomsætning og lave mængder af tilgængelig energi, hvor længere nede en mikrobe findes, jo mindre energi har den til rådighed.

En ny undersøgelse offentliggjort ud af et samarbejde med University of Delaware og ExxonMobil Research and Engineering viser, at måske har de mikrobielle samfund, der findes dybere i havbundens sedimenter i og omkring kulbrintenedsivningssteder, mere energi tilgængelig og højere befolkningsomsætningshastigheder end tidligere antaget.

Ved hjælp af sedimentprøver indsamlet af ExxonMobil -forskere, UD-professor Jennifer Biddle og hendes laboratoriegruppe – inklusive Rui Zhao, en postdoc-forsker, der er den første forfatter på papiret; Kristin Yoshimura, der modtog sin doktorgrad fra UD; og Glenn Christman, en bioinformatiker - arbejdede på en undersøgelse i samarbejde med Zara Summers, en ExxonMobil mikrobiolog. Studiet, for nylig udgivet i Videnskabelige rapporter , ser på, hvordan mikrobiel dynamik påvirkes af kulbrintenedsivningssteder i Den Mexicanske Golf.

Biddle og hendes laboratoriemedlemmer modtog de frosne sedimenter, indsamlet under et forskningskrydstogt, fra ExxonMobil og ekstraherede derefter DNA'et og sekventerede det på Delaware Biotechnology Institute (DBI).

De prøver, som Biddles laboratoriegruppe undersøgte, var dem, der blev indsamlet fra dybere kulbrinteudsivninger, som normalt bliver ignoreret.

"De fleste mennesker ser kun på de øverste par centimeter af sediment ved et nedsivning, men det så faktisk 10-15 centimeter ned, " sagde Biddle lektor ved School of Marine Science and Policy i UD's College of Earth, Hav og miljø. "Vi sammenlignede derefter nedsivningsområder med områder, der ikke var nedsivninger, og miljøet så virkelig anderledes ud."

Inde i sivet, mikroberne kan potentielt føre til en hurtig, mindre effektivt liv uden for sivet, mikroberne lever et langsommere, men mere effektivt liv. Dette kan tilskrives, hvilke energikilder der er tilgængelige for dem i deres miljø.

"Forståelse af mikrobiel økologi for dybvandssivning er en vigtig del af forståelsen af ​​kulbrinte-centrerede samfund, " sagde Summers.

Biddle sagde, at mikrober altid er begrænset af noget i miljøet, såsom hvordan lige nu under karantænen, vi er begrænset af mængden af ​​tilgængeligt toiletpapir. "Uden for nedsivningen, mikrober er sandsynligvis begrænset af kulstof, derimod inde i sive, mikrober er begrænset af nitrogen, sagde Biddle.

Mens mikroberne, der findes inde i sive, ser ud til at køre efter at lave mere nitrogen for at følge med og vokse med deres andre mikrober, uden for sivet, forskerne fandt en balance mellem kulstof og nitrogen, hvor nitrogen faktisk bruges af mikroberne som energikilde.

"Som regel, vi tænker ikke på, at nitrogen bruges til energi. Det bruges til at lave molekyler, men noget, der slog mig, tænkte på nitrogen som en betydelig energikilde, sagde Biddle.

Denne forskel mellem de mikrober, der findes inde i siverne, og dem, der findes uden for siverene, kan potentielt afspejle, hvordan mikrober opfører sig højere i vandsøjlen.

Tidligere forskning i vandsøjlemikrober viser, at der findes forskellige typer mikrober:dem, der er mindre effektive og fører en mere konkurrencebaseret livsstil, hvor de ikke bruger hvert enkelt molekyle så godt, som de kunne, og dem, der er virkelig strømlinede, spild ikke noget og er supereffektive.

"Det får mig til at spekulere på, om mikroberne, der lever ved disse siver, potentielt er spild, og de vokser hurtigt, men de er mindre effektive, og organismerne uden for siverne er en meget anden organisme, hvor de er langt mere effektive og måde mere strømlinet, sagde Biddle, hvis team har lagt et forslag om at gå tilbage til havet for at undersøge nærmere. "Vi vil se på denne dynamik for at afgøre, om det stadig er sandt, at der er hurtig, mindre effektivt liv inde i sivet og derefter langsommere, langt mere effektivt liv uden for siv. "

Ud over, Biddle said this research showed that the deeper sediments in the seepages are most likely heavily impacted by the material coming up from the bottom, which means that the seep could be supporting a larger amount of biomass than previously thought.

"We often think about a seep supporting life like tube worms and the things that are at the expression of the sediment, but the fact that this could go for meters below them really changes the total biomass that the seep is supporting, " said Biddle. "One of the big implications for the seepage sites with regards to the influence of these fluids coming up is that we don't know how deep it goes in terms of how much it changes the impact of subsurface life."

Summers added that these are interesting insights "when considering oil reservoir connectivity to, and influence on, hydrocarbon seeps."