Aurora Vent Field’da sigara içen Enceladus. Kredi: HACON cruise 2021, REV Ocean
Okyanusun derinliklerinde, tektonik levha sınırları boyunca, hidrotermal menfezler sıcak sıvılar yayar. Bu sıvılar oksijenden yoksundur ve demir, manganez ve bakır gibi metallerin yanı sıra potansiyel olarak sülfitler, metan ve hidrojen taşıma potansiyeli bakımından zengindir. Sıcak su, yakındaki soğuk, oksijen açısından zengin deniz suyuyla etkileşirken, duman benzeri metal sülfid parçacıklarından oluşan hidrotermal dumanlar oluşturur.
Deniz tabanından yüzlerce metre yükselir ve kaynak noktalarından binlerce kilometre uzağa dağılır. , hidrotermal dumanlar yaşanması zor ortamlar gibi görünebilir. Yine de, yakın zamanda Nature Microbiology’de yayınlanan bir araştırma, belirli bakterilerin görünüşte riskli görünen bu yerlerde gelişmeyi başardığını ortaya koyuyor.
Araştırma gemisi Polarstern, Grönland buzunda, Grönland buzunda, Grönland’ın yaklaşık 4000 m yukarısında PS86 keşif gezisinde Gakkel Sırtının Batı Vulkanik Bölgesi. Kredi: Alfred Wegener Enstitüsü / Stefanie Arndt
Geçici ziyaretçilerden daha fazlası mı?
“Sulfurimonas cinsi bakterileri ayrıntılı olarak inceledik” diyor ilk yazar Massimiliano Molari Almanya, Bremen’deki Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü. Bu bakterilerin şimdiye kadar yalnızca düşük oksijenli ortamlarda büyüdüğü biliniyordu, ancak hidrotermal dumanlarda da zaman zaman gen dizileri tespit edilmişti. Adlarından da anlaşılacağı gibi, sülfitten enerji kullandıkları biliniyor.
“Orada deniz tabanındaki havalandırmayla ilişkili ortamlardan yıkandıkları varsayıldı. Ancak tüylerin Sulfurimonas grubunun bazı üyeleri için gerçekten uygun bir ortam olup olmadığını merak ettik.”
Prof. Dr. Antje Boetius liderliğindeki Polarstern ekibi. Arka sıra, soldan: Gunter Wegener, Massimiliano Molari, Mirja Meiners, Rafael Stiens, Antje Boetius, Fabian Schramm, Norbert Rieper. Ön sıra: Andreas Türke, Yann Marcon. Kredi: Alfred Wegener Enstitüsü / Stefanie Arndt
Zor örnekleme koşulları
Alfred Wegener Enstitüsü, Helmholtz Bremerhaven’deki Kutup ve Deniz Araştırmaları Merkezi (AWI) ve Bu nedenle, Bremen Üniversitesi’ne bağlı MARUM Deniz Çevre Bilimleri Merkezi, Molari, Orta Arktik ve Güney Atlantik Okyanusu’ndaki hidrotermal bulutlara zorlu bir numune alma gezisine çıktı.
“Son derece uzak bölgelerdeki ultra yavaş yayılan sırtlardan numune aldık. daha önce hiç çalışmadım. Yerlerinin belirlenmesi kolay olmadığı için hidrotermal bulut örneklerinin toplanması çok karmaşıktır. Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü’nde grup lideri ve direktör olan Antje Boetius, duman 2500 metreden daha derinlerde ve Arktik deniz buzunun altında veya Güney Okyanusu’nun fırtınalı bölgeleri içinde bulunduğunda numune alma daha da zorlaşıyor” diye açıklıyor. Kuzey Kutbu görevlerinde Baş bilim adamı olan AWI’nin.
Aurora’nın Gakkel Sırtı’ndaki (Orta Arktik) hidrotermal menfezleri. Bir hidrotermal bacanın (sol üst köşe, kırmızı okla gösterilmiştir) ve bacaların (sağda sarı-turuncu yapılar) su altı kamera sistemi OFOS tarafından çekilmiş, bu da sırasında hidrotermal baca alanının konumunu belirlemeyi mümkün kılan bir anlık görüntü sefer PS86. Kredi: Seyir raporu
Polarstern araştırma gemisinde, bilim adamları numune toplamayı başardılar ve bu su içinde bakterilerin bileşimini ve metabolizmasını incelediler.
İyi donanımlı ve yaygın{ 11}
Molari ve meslektaşları, soğuk, oksijenle doymuş hidrotermal bulutlarda yaşayan USulfurimonas pluma (üst simge “U” ekilmemiş anlamına gelir) adlı yeni bir Sulfurimonas türü tanımladı. Şaşırtıcı bir şekilde, bu mikroorganizma bir enerji kaynağı olarak sülfit yerine dumandan gelen hidrojeni kullandı. Bilim adamları ayrıca mikropların genomunu araştırdılar ve akrabalarına özgü genlerin eksik olduğunu, ancak bu dinamik ortamda büyümelerine izin verecek diğerleriyle iyi donanımlı olduklarını, büyük ölçüde azaldığını buldular.
“Bence hidrotermal duman sadece hidrotermal menfezlerdeki mikroorganizmaları dağıtmakla kalmaz, aynı zamanda açık okyanusu deniz tabanındaki habitatlarla ekolojik olarak birbirine bağlayabilir. Filogenetik analizimiz, USulfurimonas pluma’nın daha yüksek oksijen toleransı elde eden ve ardından okyanuslara yayılan hidrotermal havalandırma bağlantılı bir atadan türetilmiş olabileceğini düşündürmektedir. Ancak bunun daha fazla araştırılması gerekiyor”, diyor Molari.
Diğer tüylerden alınan genom verilerine bakıldığında, USulfurimonas pluma’nın tüm dünyada bu ortamlarda büyüdüğü ortaya çıktı. Molari, “Açıkçası, soğuk, oksijenle doymuş ve hidrojen açısından zengin hidrotermal dumanlarda ekolojik bir niş bulmuşlar” diyor. “Bu, Sulfurimonas’ın derin okyanustaki ekolojik rolü hakkındaki fikirlerimizi yeniden düşünmemiz gerektiği anlamına geliyor – bunlar daha önce düşündüğümüzden çok daha önemli olabilir.”
Referans: “Hidrojenotrofik bir Sulfurimonas, derinlerde küresel olarak bol miktarda bulunur- deniz oksijenle doymuş hidrotermal tüyler” yazan Massimiliano Molari, Christiane Hassenrueck, Rafael Laso-Pérez, Gunter Wegener, Pierre Offre, Stefano Scipoti ve Antje Boetius, 9 Mart 2023, Nature Microbiology.
DOI: 10.1038/s41564- 023-01342-w