Våldsamma kontinentala kollisioner och vulkanutbrott är inte saker som normalt förknippas med bekväma förhållanden för livet. Dock, en ny studie, involverar University of Tennessee, Knoxville, Docent i mikrobiologi Karen Lloyd, avslöjar ett stort mikrobiellt ekosystem som lever djupt inne i jorden som drivs av kemikalier som produceras under dessa tektoniska katastrofer.

När oceaniska och kontinentala plattor kolliderar, en platta trycks ner, eller subducerad, in i manteln och den andra plattan skjuts upp och översållas med vulkaner. Detta är den huvudsakliga processen genom vilken kemiska element flyttas mellan jordens yta och inre och så småningom återanvänds tillbaka till ytan.

"Subduktionszoner är fascinerande miljöer - de producerar vulkaniska berg och fungerar som portaler för kol som rör sig mellan jordens inre och yttre, sa Maarten de Moor, docent vid National University of Costa Rica och medförfattare till studien.

Normalt anses denna process inträffa utanför livets räckhåll på grund av de extremt höga tryck och temperaturer som är involverade. Även om liv nästan säkert inte existerar under de extrema förhållanden där jordens mantel blandas med skorpan för att bilda lava, under de senaste decennierna har forskare lärt sig att mikrober sträcker sig mycket djupare in i jordskorpan än vad man tidigare trott.

Detta öppnar möjligheten att upptäcka tidigare okända typer av biologiska interaktioner som inträffar med djupa plattektoniska processer.

Ett tvärvetenskapligt och internationellt team av forskare har visat att ett stort mikrobiellt ekosystem i första hand äter upp kolet, svavel, och järnkemikalier som produceras under subduktionen av oceanplattan under Costa Rica. Teamet fick dessa resultat genom att ta prover på de djupa mikrobiella samhällena under ytan som förs upp till ytan i naturliga varma källor, i arbete finansierat av Deep Carbon Observatory och Alfred P. Sloan Foundation.

Teamet fann att detta mikrobiella ekosystem binder en stor mängd kol som produceras under subduktion som annars skulle fly till atmosfären. Processen resulterar i en beräknad minskning med upp till 22 procent i mängden kol som transporteras till manteln.

"Detta arbete visar att kol kan sugas bort för att mata ett stort ekosystem som existerar i stort sett utan tillförsel från solens energi. Detta betyder att biologi kan påverka kolflöden in och ut ur jordens mantel, vilket tvingar forskare att ändra hur de tänker om den djupa kolcykeln över geologiska tidsskalor, sa Peter Barry, biträdande forskare vid Woods Hole Oceanographic Institution och medförfattare till studien.

Teamet fann att dessa mikrober - kallade kemolitoautotrofer - binder så mycket kol på grund av deras unika kost, vilket gör att de kan producera energi utan solljus.

"Kemolitoautotrofer är mikrober som använder kemisk energi för att bygga sina kroppar. Så de är som träd, men istället för att använda solljus använder de kemikalier, sa Lloyd, en medförfattare till studien. "Dessa mikrober använder kemikalier från subduktionszonen för att bilda basen i ett ekosystem som är stort och fyllt med olika primära och sekundära producenter. Det är som en stor skog, men under jorden."

Denna nya studie tyder på att det kända kvalitativa förhållandet mellan geologi och biologi kan ha betydande kvantitativa implikationer för vår förståelse av hur kol har förändrats genom djup tid. "Vi känner redan till många sätt på vilka biologi har påverkat vår planets beboelighet, leder till en ökning av atmosfäriskt syre, till exempel, sa Donato Giovannelli, en professor vid universitetet i Neapel Federico II och medförfattare till studien. "Nu avslöjar vårt pågående arbete ett annat spännande sätt på vilket livet och vår planet utvecklades tillsammans."