Bacteriile din adâncurile oceanului dezvăluie cum s-a răspândit viața antică

Materialul tulbure care plutește în derivă de la gurile de aerisire asemănătoare unor coșuri de fum din fundul oceanului ar putea adăposti forme de viață microscopice despre care oamenii de știință nici măcar nu știau că există.

Crestele de pe fundul oceanului sunt presărate cu fisuri numite guri de aerisire hidrotermale care scuipă în ocean fluide fierbinți, de la adâncime, care conțin sulfuri de hidrogen, metan și hidrogen.

• De Crăciun au loc mai multe atacuri de cord decât în oricare altă zi din an
• De ce uneori zăpada pare albastră?

În jurul periferiei calde a acestor distribuitoare dinamice de nutrienți se adună o mulțime de microbi înfometați și misterioși care folosesc substanțele chimice care se răspândesc din gurile de ventilație pentru a se dezvolta în absența luminii solare sau a oxigenului. Dar s-ar putea ca acestea să nu fie singurele nișe oferite de gurile de aerisire în care microbii își asigură existența.

Un nou studiu a identificat acum un gen numit Sulfurimonas, care nu numai că poate înflori în jurul fântânilor hidrotermale, dar poate trăi și în plumele mai reci și mai oxigenate care se revarsă deasupra.

Acești nori fumurii se pot întinde în sus cu sute de metri și în afară cu kilometri. Ei apar atunci când magma fierbinte se amestecă cu apa rece a mării și cuprind un meniu de substanțe chimice complet diferit de cel al gurilor hidrotermale din care izvorăsc.

Forme de viață microscopice despre care oamenii de știință nu știau că există

Se știe că Sulfurimonas este un jucător dominant în jurul izvoarelor hidrotermale, supraviețuind cu ușurință în apa caldă și săracă în oxigen și folosind sulfura emisă de izvoare pentru energie, dar aceste noi descoperiri sugerează că unele specii au evoluat pentru a se ridica efectiv odată cu plumele.

Studii anterioare au prelevat probe din vârfurile penelor hidrotermale și au găsit semne genetice de Sulfurimonas, dar nu se credea că bacteriile cresc efectiv în nor. Se credea că plumele sunt prea reci și saturate cu oxigen.

„S-a presupus că bacteriile au fost aruncate acolo din mediile asociate venturilor de pe fundul mării”, explică microbiologul marin Massimiliano Molari de la Institutul Max Planck din Germania. „Dar ne-am întrebat dacă nu cumva plumele ar putea fi, de fapt, un mediu potrivit pentru unii membri ai grupului Sulfurimonas”.

Prelevarea de probe din plumele hidrotermale este o muncă complicată. Necesită expediții în părți îndepărtate ale oceanului, unde limitele plăcilor tectonice se îndepărtează treptat.

O specie nouă?

Aceste regiuni nu sunt ușor de localizat și, chiar și atunci când sunt găsite, prelevarea de probe din plumele hidrotermale este dificilă atunci când acestea se află la peste 2.500 de metri sub gheața marină arctică sau sub calota albă a valurilor aspre. Studiul actual este primul care testează în mod direct dacă vârfurile acestor pene oferă un habitat adecvat pentru Sulfurimonas.

Eșantionarea a avut loc în centrul Oceanului Arctic și, de asemenea, de-a lungul Oceanului Atlantic de Sud. Secvențierea genomului a dezvăluit o anumită specie, numită Sulfurimonas pluma. Spre deosebire de alte specii de Sulfurimonas, genomul lui S. pluma a prezentat semnături ale unui metabolism aerob, care se bazează pe oxigen pentru a se dezvolta, scrie ScienceAlert.

Bacteria pare, de asemenea, să fi pierdut capacitatea de a reduce nitratul, care este ceea ce genul folosește de obicei în locul oxigenului atunci când trăiește în jurul gurilor de aerisire hidrotermale.

Sunt necesare studii suplimentare pentru a afla ce metale și compuși favorizează dezvoltarea S. pluma în interiorul penelor de materiale în derivă aproape înghețate, dar, conform noilor rezultate, acesta pare a fi un mediu potrivit pentru ca bacteria să trăiască și să se reproducă.

„Noi paradigme în ecologia microbiană”

Se crede că alte semne ale prezenței bacteriilor în plumele hidrotermale provin din apa de mare înconjurătoare și nu din gurile de aerisire hidrotermale. Acest lucru ar putea fi valabil pentru S. pluma, dar ar putea fi, de asemenea, cazul în care această bacterie este o specie „de tranziție”.

Aceasta ar putea explica modul în care unele dintre cele mai vechi forme de viață din oceane (posibil mai vechi de 4 miliarde de ani) au evoluat pentru a se îndepărta de fântânile hidrotermale și a-și face casă în altă parte.

„Credem că pluma hidrotermală nu doar dispersează microorganismele din fântânile hidrotermale, ci ar putea, de asemenea, să conecteze ecologic oceanul deschis cu habitatele de pe fundul mării”, spune Molari. „Analiza noastră filogenetică sugerează că Sulfurimonas pluma ar fi putut deriva dintr-un strămoș asociat cu gurile de aerisire hidrotermale, care a dobândit o toleranță mai mare la oxigen și apoi s-a răspândit în oceane”.

Molari și colegii săi spun că descoperirile lor au deschis „noi paradigme în ecologia microbiană” a mării, dezvăluind o nișă nouă pentru o bacterie abundentă care se găsește în oceanele din întreaga lume.

Studiul a fost publicat în revista Nature Microbiology.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Bacteriile din ocean au ajuns în aerul pe care îl respirăm, arată un studiu

Imprimarea 3D folosind cerneală cu bacterii produce compuși asemănători oaselor

Nanoparticulele de argint, promițătoare în combaterea bacteriilor rezistente

Bacteriile intestinale influențează sănătatea creierului, arată un studiu pe șoareci