Hydrotermiskt aktiva undervattensvulkaner står för mycket av jordens vulkanism och är mineralrika biologiska hotspots, men mycket lite är känt om dynamiken hos mikrobiell mångfald i dessa system. Denna vecka i PNAS , Reysenbach och kollegor, visa att vid en sådan vulkan, Bröders ubåtsbågevulkan, NE om Nya Zeeland, den geologiska historien och hydrotermiska vätskebanorna under ytan vittnar om komplexiteten hos mikrobiell sammansättning på havsbotten, och ger också insikter i hur tidigare och nuvarande underjordiska processer kan präglas av den mikrobiella mångfalden.

"Mikrober i varma källor överallt får sin energi delvis från geokemin av varmvattnet/vätskorna. Det är samma sak för de varma källorna på havsbotten av Brothers vulkan. Eftersom både havsvatten- och magmatisk gaspåverkade hydrotermiska system samexisterar vid Brothers, vi förutspådde att mikroberna i de aktiva magmatiska konplatserna (IMAGE1) skulle skilja sig mycket från de på kalderaväggen (BILD 2) som till stor del påverkas av modifierat havsvatten", sa Reysenbach, Professor i mikrobiologi vid Portland State University. Men vad de inte förväntade sig var att det också skulle finnas två väldigt olika mikrobiella samhällen i nära anslutning till varandra på kalderaväggen.

Från nyligen genomförda borrningar från International Ocean Discovery Program (IODP) och geofysiska mätningar finns det bevis för att den ursprungliga stratovulkanens vulkaniska caldera kollapsade för att bilda dagens caldera, det tidigaste magmatiska hydrotermiska systemet blev övertryckt av ett mer havsvattendominerat system. Författarna visar att ett av calderasamhällena är i linje med mikrober från magmatiskt påverkade hydrotermiska öppningar i den nyare konen som har vuxit upp från calderagolvet. Det är troligt att en kombination av olika mineralsammansättningar under ytan som skärs av de cirkulerande hydrotermiska vätskorna hjälper till att forma distinkta mikrobiella samhällen på kalderans vägg.

"Efter att ha studerat Brothers vulkan i 20 år, Det här arbetet förvånade mig verkligen eftersom jag för första gången kunde förena prickarna från magmatiska gaser och hydrotermiska vätskor hela vägen till mikrobiella samhällen", sa medförfattaren Cornel de Ronde, Principal Scientist på GNS Science, Nya Zeeland.

Denna studie beskriver också mer än 90 nya bakterie- och arkeala familjer, och nästan 300 tidigare okända släkten, belyser hur lite vi vet om den biologiska mångfalden i dessa system och hur komplexiteten i den underjordiska geologin kan bidra till hög mikrobiell biologisk mångfald. Vidare, dessa platser omfattar många potentiellt djupt förgrenade och symbiotiska mikrober vars prospektiva studie kommer att bidra till vår förståelse av livets utveckling på jorden och de interaktioner som formar samhällen under ytan.

"Jag hoppas att det här arbetet kommer att uppmuntra andra att se den geologin, geokemi och till och med geofysik kan faktiskt gå hand i hand med mikrobiella studier. Du behöver bara översätta de olika informationsbitarna till ett språk som alla förstår, då kommer du att upptäcka nya paradigm", sa de Ronde.