Långt under havsbotten, sediment kryllar av bisarra zombieliknande mikrober. Även om de rent tekniskt lever, de växer i slowmotion, och det kan ta årtionden för en enda cell att dela sig – något som deras kusiner vid ytan gör på några minuter. En ny studie från Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) börjar plocka isär hur de överlever genom att undersöka deras källa till "mat" - närliggande molekyler av organiskt kol. Studien hjälper oss att öka vår förståelse av livets begränsningar på jorden och kan hjälpa till att informera om hur liv kan existera på andra planeter.

I en artikel publicerad i numret av tidskriften den 21 januari Naturgeovetenskap , WHOI-forskare undersökte långa kärnprov tagna ombord på R/V Knorr och R/V Revelle mitt i norra Atlanten och södra Stilla havet. Genom att analysera kärnans sediment med högintensiva röntgenstrålar, forskarna fann att de innehöll låga nivåer av organiska kolmolekyler - bitar av uråldriga proteiner från länge döda organismer - bevarade i sediment upp till 25 miljoner år gamla.

Under normala omständigheter, kol som detta skulle snabbt ryckas upp av mikrober. Det finns inte mycket av det där ute i djupa medelhavssediment i Atlanten och Stilla havet, vilket gör dem till svåra platser för mikroorganismer att överleva. Alla bakterier som snubblade över det skulle behandlas på en liten fest. Men av någon anledning, mikroberna i närheten drar inte full nytta av detta oväntade fall.

"Ur ett rent kemiperspektiv, de borde kunna metabolisera allt det kolet, men det är de inte, " säger Emily Estes, huvudförfattare på tidningen, som för närvarande är postdoktor vid University of Delaware. Vid tidpunkten för studien, Estes var doktorand i MIT-WHOI Joint Program, arbetar direkt med medförfattaren Colleen Hansel.

Förekomsten av kol är ovanlig, tillägger hon, eftersom sedimenten också innehåller syre. Vanligtvis, de typer av mikrober som trivs där skulle använda båda kemikalierna. Syre fungerar som ett slags "bränsle" för metabolism och andra biokemiska reaktioner inuti organismerna; kol ger råmaterial för dessa reaktioner, och låter cellerna bygga om sina egna strukturer och organeller. Men i de djupa sedimenten, balansen mellan de två är konstigt skev.

Det är oklart exakt varför överskott av organiskt kol finns kvar, Estes säger, men hennes studie har uteslutit åtminstone en befintlig förklaring. Tidigare forskning tyder på att mikroberna inte "äter" överskott av kol eftersom det var i en form som de inte kunde metabolisera. Estes och hennes kollegor, dock, fann att det organiska kolet är i en form som är användbar för mikrober och har i huvudsak samma struktur i hela sedimentet. Istället, hon säger, ett mer rimligt svar är att kolet har smält till mineraler i sedimenten, gör den otillgänglig. Hon erbjuder också en tredje och troligen mest dominerande mekanism:att mikroberna inte fysiskt kan nå överskottet av kol. Djupt under havsbotten, denna matkälla är mycket sparsamt fördelad, och mikroberna för tröga för att leta mycket.

"Ur en mikrobes synvinkel, kolet kan vara precis utom räckhåll. När du lever i ett tillstånd utan mycket energi över, som dessa organismer, det kan bara vara för svårt att simma eller krypa runt för att hitta den, " säger Colleen Hansel, en mikrobiell geokemist vid WHOI.

"Vad som särskilt upphetsar mig är att den här forskningen kan hjälpa oss att förstå några av begränsningarna i livet i allmänhet, oavsett om det är under havsbotten, eller på en annan planet eller måne, ", tillägger hon. "När man överväger de förhållanden som kan stödja utomjordiskt mikrobiellt liv, den fysiska miljön kan vara lika viktig som den kemiska. Mikrober som lever i en miljö som har öar av näringsämnen som är fysiskt separerade och med låg diffusion kan helt enkelt inte använda den energikällan för att växa."