Mer än 16 miles in i Yellowstone National Parks bakland, på kanten av kalderan, lever ett högt samhälle så mångsidigt att Montana State Universitys forskare kallar det "otroligt, unikt och riktigt konstigt."

Samhället av mikroorganismer lever i en safirblå varm källa 8, 600 fot över havet på Continental Divide. Det är en pool där vulkaniska gaser stiger upp för att blandas med snösmältning och regnvatten, ett fenomen som möjliggör exceptionellt höga nivåer av mångfald, sa Dan Colman, biträdande forskningsprofessor vid institutionen för mikrobiologi och immunologi vid Lantbrukshögskolan och Letter- och Vetenskapskollegiet.

Colman hittade mer mikrobiell biologisk mångfald i ett prov i miniatyrstorlek än vad som är närvarande om man skulle kombinera all biologisk mångfald av djur och växter i Yellowstone. Vissa var bakterier och andra var Archaea, två av livets tre domäner, och färre än hälften av dem hade upptäckts tidigare i hydrotermiska system. Vissa kan till och med vara moderna släktingar till antika mikrober, potentiellt erbjuda lektioner om liv på den tidiga jorden och potentialen för liv på andra planeter.

"Vi tror att detta arbete har några ganska breda implikationer som sträcker sig över flera discipliner, sade Colman, huvudförfattare till en vetenskaplig artikel som förklarade MSU:s fynd i den varma källan känd som Smoke Jumper 3 eller SJ3.

Tidningen publicerades den 8 februari i onlinetidskriften Naturkommunikation . Medförfattare var docent Eric Boyd och doktoranden Melody Lindsay, både på institutionen för mikrobiologi och immunologi.

Boyd sa att tidningen är unik genom att den inte bara beskriver mångfalden som finns i en varm källa; den förklarar också förutsättningarna som gjorde att mångfalden kunde utvecklas och bibehållas.

"Många människor är intresserade av att upptäcka mångfald. Det är slutmålet. Det är beundransvärt, " sa Boyd. "Vad Dan ville veta är varför. Varför har vi så mycket mångfald, och varför är vissa källor mer olika än andra?"

Colman tillskriver den mångfalden den unika geokemin i Smoke Jumper Geyser Basin, speciellt SJ3. Han sa att SJ3 är det perfekta stället att börja förstå hur geologiska processer leder till förhöjda vulkaniska gaser i hydrotermiska system och hur det, i tur och ordning, stödjer mikrobiellt liv som är beroende av kemiska energikällor istället för ljusenergi.

"Vi visar att det beror på dess geografiska läge och, för att inte tala om, att den ligger på toppen av en av världens största aktiva vulkaner, " sa han. "SJ3 ligger på hög höjd på Continental Divide, funktioner som förhindrar djupa hydrotermiska vattenakviferer från att nå detta område."

Colman sa att SJ3 och andra liknande källor matas av höga volymer vulkaniska gaser som genereras av kokning av hydrotermiskt vatten när de stiger mot ytan. Dessa gaser kan blandas med vatten nära ytan, som nyligen nederbörd eller smält snö.

Han noterade att den vulkaniska gasen som hamnar i SJ3 skiljer sig mycket från de gaser som finns i vår atmosfär genom att den saknar syre. Snarare, den vulkaniska gasen är anrikad på väte, metan och kolmonoxid, medan vattnet det infiltrerar är mycket oxiderat, eller rik på syre. Blandningen av så olika typer av vätskor förbättrar förmodligen de förhållanden som kan stödja mikrobiellt liv, leder till högre mångfald och ger nya möjligheter att dra nytta av sin "gasiga" miljö.

Jämför SJ3 med en buffé, Colman sa, "Precis som en större variation av mat lockar fler och olika typer av människor, så gör en varm källa som erbjuder en mängd olika kemiska förhållanden."

Så varför fokuserade MSU-forskarna på just denna varma källa när Yellowstone har 14, 000 varma källor de kunde ha undersökt?

Länge intresserad av vätgas roll för att stödja mikrober som får sin energi från kemikalier istället för ljus, Boyd sa att Smoke Jumper varma källor och parkens andra varma källor undersöktes på 1920-talet och början av 1930-talet av forskare från Carnegie Institute of Washington. De publicerade sina fynd 1935, och senare arbete av U.S. Geological Survey pekade på särskilt höga volymer vulkanisk gas i Smoke Jumper Geyser Basin. Att veta detta, Boyd och fyra andra tillbringade en dag i Yellowstone i juli 2014, insamling av prover från SJ3 och tre närliggande varma källor.

"Bara att titta på en varm källa säger inte nödvändigtvis hur biologisk mångfald det är, " sa Boyd. "Men så fort vi mätte fjäderns pH och gjorde andra mätningar, vi visste att vi provade en unik vår."

Colman sa att det tog ungefär ytterligare tre år att köra de genetiska sekvenseringstesterna och analysera resultaten som avslöjade mångfalden i det mikrobiella samhället. De flesta varma källor innehåller ett par typer av mikrobiella organismer. Den här innehöll representanter från nästan hälften av alla kända grupper av mikroorganismer som lever på jorden, inklusive dussintals och dussintals oodlade arkeala och bakteriella härstamningar.

"Dessutom, många av linjerna som vi upptäckt i SJ3 har nyligen fått stor uppmärksamhet på grund av deras potential att informera om utvecklingen av metanogenes (det biologiska skapandet av metan), förutom tidigare okända typer av metanogener, och djupt förgrenade mikrobiella linjer associerade med underjordiska miljöer och många andra gåtfulla linjer, ", sade Colman. "Det är troligt att ytterligare studier av sådana system och de spännande organismerna inom dem kommer att ge ytterligare viktiga insikter i mikrobiell ekologi och kommer att kasta nytt ljus över deras roll i utvecklingen av biogeokemiska processer."