Kredit:University of Delaware
Mikrobiella celler finns i överflöd i marina sediment under havet och utgör en betydande del av den totala mikrobiella biomassan på planeten. Mikrober finns djupare i havet, som i kolväten sipprar, vanligtvis tros ha långsam befolkningsomsättning och låga mängder tillgänglig energi, där ju längre ner en mikrob finns, desto mindre energi har den tillgänglig.
En ny studie publicerad av ett samarbete med University of Delaware och ExxonMobil Research and Engineering visar att kanske de mikrobiella samhällena som finns djupare i havsbottensedimenten i och runt kolvätsläppningsplatser har mer energi tillgänglig och högre befolkningsomsättningshastigheter än man tidigare trott.
Med hjälp av sedimentprover som samlats in av ExxonMobil-forskare, UD -professor Jennifer Biddle och hennes labgrupp - inklusive Rui Zhao, en postdoktor som är första författare på uppsatsen; Kristin Yoshimura, som tog sin doktorsexamen från UD; och Glenn Christman, en bioinformatiker – arbetade med en studie i samarbete med Zara Summers, en ExxonMobil mikrobiolog. Studien, nyligen publicerad i Vetenskapliga rapporter , tittar på hur mikrobiell dynamik påverkas av kolvätenläckageplatser i Mexikanska golfen.
Biddle och hennes labbmedlemmar tog emot de frysta sedimenten, samlas in under en forskningskryssning, från ExxonMobil och extraherade sedan DNA:t och sekvenserade det vid Delaware Biotechnology Institute (DBI).
Med hjälp av sedimentprover insamlade av Exxon Mobil, University of Delaware professor Jennifer Biddle och hennes labbgrupp studerade hur mikrobiell dynamik påverkas av kolvätenläckageplatser i Mexikanska golfen. Kredit:University of Delaware
Proverna som Biddles laboratoriegrupp studerade var de som samlats in från djupare i kolvätesilar som vanligtvis ignoreras.
"De flesta människor tittar bara på de översta centimeterna av sediment vid ett sipp, men det här såg faktiskt 10-15 centimeter ner, " sa Biddle docent vid School of Marine Science and Policy i UDs College of Earth, Hav och miljö. "Vi jämförde sedan läckageområden med områden utan läckage, och miljön såg riktigt annorlunda ut. "
Inne i sippret, mikroberna leder potentiellt snabbt, mindre effektivt liv utanför sippret, mikroberna lever ett långsammare men mer effektivt liv. Detta kan hänföras till vilka energikällor som finns tillgängliga för dem i sin miljö.
"Att förstå mikrobiell ekologi för djupvattensläckning är en viktig del av att förstå kolvätecentrerade samhällen, sa Summers.
Mikrober som hittas djupare i havet tros ha långsam befolkningsomsättning och låga mängder tillgänglig energi. Dock, mikrobiella samhällen som finns djupare i havsbottensediment i och runt kolvätsläppningsplatser har mer energi tillgänglig och högre befolkningsomsättningshastigheter än man tidigare trott. Kredit:University of Delaware
Biddle sa att mikrober alltid begränsas av något i miljön, som hur just nu under karantänen, vi är begränsade av mängden tillgängligt toalettpapper. "Utanför sippret, mikrober är sannolikt begränsade av kol, medan inuti sippret, mikrober begränsas av kväve, sa Biddle.
Medan mikroberna som finns inuti sippret verkar tävla för att göra mer kväve för att hänga med och växa med sina andra mikrober, utanför sippret, forskarna hittade en balans mellan kol och kväve, med kväve som faktiskt används av mikroberna som energikälla.
"Vanligtvis, vi tänker inte på att kväve används som energi. Det används för att göra molekyler, men något som slog för mig var att tänka på kväve som en betydande energikälla, sa Biddle.
Denna skillnad mellan mikroberna som finns inuti sipprarna och de som finns utanför sipprarna kan potentiellt spegla hur mikrober beter sig högre i vattenpelaren.
Kärnprover av sediment samlades in av ett fjärrstyrt undervattensfarkost (ROV) vid läckageplatser och icke-läckageplatser för jämförelse. Inne i sippret, mikrober leder potentiellt snabbt, mindre effektivt liv utanför sippret, mikroberna lever ett långsammare men mer effektivt liv. Kredit:University of Delaware
Tidigare forskning om mikrober i vattenpelaren visar att det finns olika typer av mikrober:de som är mindre effektiva och leder en mer konkurrensbaserad livsstil där de inte använder varje enskild molekyl så bra som de skulle kunna och de som verkligen är strömlinjeformade, slösa inte bort något och är supereffektiva.
"Det får mig att undra om mikroberna som lever vid dessa sipprar är potentiellt slösaktiga och de växer snabbt men de är mindre effektiva och organismerna utanför sipprarna är en helt annan organism där de är mycket mer effektiva och sätt mer strömlinjeformad, sa Biddle, vars team har lagt ett förslag om att åka tillbaka till havet för att undersöka vidare. "Vi vill titta på denna dynamik för att avgöra om det fortfarande stämmer att det är snabbt, mindre effektivt liv inuti sippret och sedan långsammare, mycket effektivare liv utanför sippret. "
Efter undersökning av kärnproven, denna forskning visade att djupare läckande sediment troligen är kraftigt påverkade av materialet som kommer upp från botten. Detta innebär att sippret kan stödja en större mängd biomassa än man tidigare trott. Kredit:University of Delaware
Dessutom, Biddle sa att denna forskning visade att de djupare sedimenten i avloppssidorna sannolikt påverkas kraftigt av materialet som kommer upp från botten, vilket innebär att sippret kan stödja en större mängd biomassa än vad man tidigare trott.
"Vi tänker ofta på ett sipp som stöder liv som rörmaskar och de saker som är vid uttrycket av sedimentet, men det faktum att detta kan gå flera meter under dem förändrar verkligen den totala biomassan som sippret stöder, " said Biddle. "One of the big implications for the seepage sites with regards to the influence of these fluids coming up is that we don't know how deep it goes in terms of how much it changes the impact of subsurface life."
Summers added that these are interesting insights "when considering oil reservoir connectivity to, and influence on, hydrocarbon seeps."
