Ny undersøgelse viser, at mikrober fanger enorme mængder kulstof

Voldelige kontinentale kollisioner og vulkanudbrud er ikke ting, der normalt forbindes med behagelige forhold for livet. Imidlertid, en ny undersøgelse, involverer University of Tennessee, Knoxville, Lektor i mikrobiologi Karen Lloyd, afslører et stort mikrobielt økosystem, der lever dybt inde i jorden, og som er drevet af kemikalier produceret under disse tektoniske katastrofer.

Når oceaniske og kontinentale plader kolliderer, en plade er skubbet ned, eller subduceret, ind i kappen og den anden plade er skubbet op og besat med vulkaner. Dette er den vigtigste proces, hvorved kemiske elementer flyttes mellem Jordens overflade og indre og til sidst genbruges tilbage til overfladen.

"Subduktionszoner er fascinerende miljøer - de producerer vulkanske bjerge og tjener som portaler for kulstof, der bevæger sig mellem det indre og ydre af Jorden, sagde Maarten de Moor, lektor ved National University of Costa Rica og medforfatter til undersøgelsen.

Normalt menes denne proces at forekomme uden for livets rækkevidde på grund af de ekstremt høje tryk og temperaturer, der er involveret. Selvom liv næsten helt sikkert ikke eksisterer under de ekstreme forhold, hvor Jordens kappe blandes med skorpen for at danne lava, i de seneste årtier har videnskabsmænd erfaret, at mikrober strækker sig langt dybere ind i jordskorpen end tidligere antaget.

Dette åbner mulighed for at opdage hidtil ukendte typer af biologiske interaktioner, der forekommer med dybe pladetektoniske processer.

Et tværfagligt og internationalt hold af forskere har vist, at et stort mikrobielt økosystem primært spiser kulstoffet, svovl, og jernkemikalier produceret under subduktionen af ​​oceanpladen under Costa Rica. Holdet opnåede disse resultater ved at tage prøver af de dybe underjordiske mikrobielle samfund, der bringes til overfladen i naturlige varme kilder, i arbejde finansieret af Deep Carbon Observatory og Alfred P. Sloan Foundation.

Holdet fandt ud af, at dette mikrobielle økosystem binder en stor mængde kulstof produceret under subduktion, som ellers ville undslippe til atmosfæren. Processen resulterer i et estimeret fald på op til 22 procent i mængden af ​​kulstof, der transporteres til kappen.

"Dette arbejde viser, at kulstof kan suges af for at føde et stort økosystem, der stort set eksisterer uden input fra solens energi. Det betyder, at biologi kan påvirke kulstofstrømme ind og ud af jordens kappe, hvilket tvinger videnskabsmænd til at ændre, hvordan de tænker om den dybe kulstofkredsløb over geologiske tidsskalaer, " sagde Peter Barry, assisterende videnskabsmand ved Woods Hole Oceanographic Institution og medforfatter til undersøgelsen.

Holdet fandt ud af, at disse mikrober - kaldet chemolithoautotrofer - binder så meget kulstof på grund af deres unikke kost, som giver dem mulighed for at lave energi uden sollys.

"Kemolithoautotrofer er mikrober, der bruger kemisk energi til at bygge deres kroppe. Så de er som træer, men i stedet for at bruge sollys bruger de kemikalier, " sagde Lloyd, en medkorresponderende forfatter til undersøgelsen. "Disse mikrober bruger kemikalier fra subduktionszonen til at danne grundlaget for et økosystem, der er stort og fyldt med forskellige primære og sekundære producenter. Det er som en stor skov, men under jorden."

Denne nye undersøgelse tyder på, at det kendte kvalitative forhold mellem geologi og biologi kan have betydelige kvantitative implikationer for vores forståelse af, hvordan kulstof har ændret sig gennem dyb tid. "Vi kender allerede til mange måder, hvorpå biologi har påvirket vores planets beboelighed, fører til en stigning i atmosfærisk ilt, for eksempel, " sagde Donato Giovannelli, en professor ved University of Naples Federico II og medkorresponderende forfatter til undersøgelsen. "Nu afslører vores igangværende arbejde en anden spændende måde, hvorpå livet og vores planet udviklede sig sammen."