Nogle havbundsmikrober kan tage varmen:Her er hvad de spiser

Det er koldt i dybet af verdenshavene; det meste af havbunden er på kølige 4°C. Ikke så havbunden i Guaymas Basin i den Californiske Golf. Her, tektoniske plader driver fra hinanden og varme fra Jordens indre kan stige op - så langt op, at det bager store områder af havbundens sedimenter, omdanne nedgravet organisk stof til metan og andre energirige forbindelser.

Hvilke slags organismer trives i dette oceaniske hotspot? I to nye undersøgelser, MBL assisterende videnskabsmand Emil Ruff og samarbejdspartnere viser, at særskilte regioner i bassinet havner specielt tilpassede mikroorganismer; opdag nye mikrobielle indbyggere i dette dybhavssamfund; og foreslå, hvordan samfundet kan have en dramatisk indflydelse på kulstofkredsløbet i de varme havbundsedimenter.

Lige ved havbunden, hvor den geotermiske varme møder det kolde dybe hav, sedimenterne har ofte en hyggelig 30-60 ° C, ideelle temperaturer for varmeelskende mikrober (termofiler). Disse eksotiske varmeelskere kan bruge metan som energikilde og trives i havlandskaber, der er så forskellige fra de fleste andre økosystemer på Jorden, at de godt kunne eksistere på en anden planet helt. Metangummere og andre organismer, der bruger de hydrotermiske væskers kemiske energi, er grundlaget for fødevarevævet, uden hvilken økosystemet ikke ville være muligt. I den første undersøgelse, Teske et al. viser, at disse methan-græskere og andre mikrober er specielt tilpasset til forskellige termiske og geokemiske regimer i bassinet.

De mikrobielle samfund i disse hydrotermiske sedimenter er meget forskellige, alligevel kan kun få organismer bruge metan som energikilde. Så, hvad laver alle andre?

En stor del - eller størstedelen - af den mikrobielle mangfoldighed synes at bestå af organismer, som - ligesom mennesker - kun kan bruge reducerede organiske forbindelser til energi (såsom sukker, proteiner og fedtsyrer). Disse organismer, kaldet heterotrofer, skal leve på en eller anden måde af den biomasse, der regner ned fra overfladehavet eller produceres af metanmuncherne og andre primære producenter.

Det er et mangeårigt spørgsmål:Hvilke forbindelser disse heterotrofer bruger til at leve af, og hvorfor så mange forskellige arter kan leve side om side uden at konkurrere hinanden. I den anden undersøgelse, Sherlynette Pérez Castro, en postdoktor i Ruffs laboratorium på MBL, og samarbejdspartnere viser, at visse varmeelskere specialiserer sig i at nedbryde det "affald", der frigives til miljøet, når andre celler går til grunde:organiske polymerer og makromolekyler. (Se Pérez Castros blogindlæg "Behind the Paper" i Naturens mikrobiologi .)

Hver celle, det være sig en mikrobiel eller en menneskelig celle, består hovedsageligt af fire typer makromolekyler:Protein, nukleinsyrer (DNA, RNA), lipider (fedtsyrer) og polysaccharider (sukker). Forskerne brugte hver af disse fire forbindelser successivt som den eneste energi og kulstofkilde til at vokse og identificere de dybhavsorganismer, der kan leve af den respektive forbindelse.

De fandt ud af, at alle de organismer, de kunne dyrke i deres laboratorieforsøg, tilhørte tidligere uopdyrkede mikrobielle arter. Eksperimenterne viste også, at hver polymer var næring til et helt fødevæv af organismer, som forklarer, hvordan et enkelt molekyle kan opretholde en zoologisk have af organismer, hvilket tyder på en årsag til den store mangfoldighed af sameksisterende heterotrofer.

Til deres overraskelse, ingen af ​​de 48 forskellige kulturer producerede metan, et almindeligt slutprodukt af heterotrofe organismer. Dette kan betyde, at den metan, der udsendes på havbunden, fjernes fuldstændigt fra økosystemet af de mikrobielle samfund, hvilket har konsekvenser for dybhavskulstofkredsløbet, der mangler at blive udforsket.