Forskare har upptäckt prospererande mikrobiella samhällen i en av jordens mest ogynnsamma undervattensmiljöer, med pH 12 i Mariana förarc-regionen. Med hjälp av lipidbiomarkörer avslöjade teamet hur dessa mikrober metaboliserar metan och sulfat för att överleva. Upptäckterna tyder på att sådana extrema förhållanden kan spegla platser där ursprungligt liv uppstod.
I en studie publicerad i Communications Earth analyserade forskare ledda av Palash Kumawat från Bremens universitets geovetenskapliga avdelning sedimentkärnor från ler вулканer i Mariana förarc. Dessa prover samlades in 2022 under Expedition SO 292/2 ombord på forskningsfartyget Sonne, som upptäckte tidigare okända undervattensvulkaner.
Miljöns pH på 12 gör den exceptionellt alkalisk och fientlig, med låg biomassa och näringsbrist som gör DNA-detektion nästan omöjlig. Istället förlitar sig teamet på lipidbiomarkörer — specialiserade fettmolekyler — för att identifiera biologisk aktivitet. "Men vi kunde detektera fetter," förklarade Kumawat, en doktorand. "Med hjälp av dessa biomarkörer kunde vi få insikter i överlevnadsstrategierna för mikrober som metaboliserar metan och sulfat i denna extrema miljö."
Dessa mikrober bildar ett självförsörjande ekosystem, där de hämtar energi från mineraler i bergarter och gaser som koldioxid och väte för att producera metan, en nyckelvuxthusgas. Biomarkörerna, kombinerade med isotopdata, skiljer aktiva eller nyliga mikrobiella populationer från forntida rester. "Denna skillnad hjälper oss när vi arbetar i områden med extremt låg biomassa och näringsbrist," noterade Kumawat.
Medförfattaren Dr. Florence Schubotz, organisk geokemist vid MARUM — Center for Marine Environmental Sciences vid Bremens universitet — framhöll upptäcktens betydelse. "Det fascinerande med dessa fynd är att liv under dessa extrema förhållanden, som högt pH och låga organiska kolkoncentrationer, ens är möjligt," sa hon. "Hittills har närvaron av metanproducerande mikroorganismer i detta system antagits, men kunde inte bekräftas direkt. Dessutom är det helt enkelt spännande att få insikter i en sådan mikrobiell habitat eftersom vi misstänker att ursprungligt liv kan ha uppstått just på sådana platser."
Forskningen är en del av Cluster of Excellence "The Ocean Floor—Earth's Uncharted Interface." Framtida planer inkluderar att odla dessa mikrober i kontrollerade inkubatorer för att studera deras näringsupptag i sådana ogynnsamma miljöer. Detta arbete understryker rollen för djuphavsmikrober i den globala kolsykeln och utvidgar förståelsen av livets gränser.