Det är kallt i djupet av världshaven; det mesta av havsbotten är kyliga 4°C. Inte så havsbotten i Guaymas Basin i Kaliforniens golf. Här, tektoniska plattor driver isär och värme från jordens inre kan stiga upp - så långt upp att den bakar upp stora delar av havsbottensedimenten, omvandla begravt organiskt material till metan och andra energirika föreningar.

Vilka typer av organismer trivs i denna oceaniska hotspot? I två nya studier, MBL biträdande forskare Emil Ruff och medarbetare visar att distinkta regioner inom Basin hamnar speciellt anpassade mikroorganismer; upptäcka nya mikrobiella invånare i detta djuphavssamhälle; och föreslå hur samhället dramatiskt kan påverka kolcykling i de heta havsbottensedimenten.

Precis vid havsbotten där den geotermiska värmen möter det kalla djupa havet, sedimenten har ofta mysiga 30-60 °C, idealiska temperaturer för värmeälskande mikrober (termofiler). Dessa exotiska värmeälskare kan använda metan som energikälla och frodas i havslandskap som skiljer sig så mycket från de flesta andra ekosystem på jorden att de mycket väl skulle kunna existera på en annan planet helt och hållet. Metangumparna och andra organismer som använder den kemiska energin från de hydrotermiska vätskorna är basen i näringsväven, utan vilket ekosystemet inte skulle vara möjligt. I den första studien, Teske et al. visar att dessa metanmuncher och andra mikrober är speciellt anpassade till distinkta termiska och geokemiska regimer inom bassängen.

De mikrobiella samhällena i dessa hydrotermiska sediment är mycket olika, men bara ett fåtal organismer kan använda metan som energikälla. Så, vad gör alla andra?

En stor del – eller det mesta – av den mikrobiella mångfalden verkar bestå av organismer, som – precis som människor – bara kan använda reducerade organiska föreningar för energi (som sockerarter, proteiner och fettsyror). Dessa organismer, kallas heterotrofer, måste leva på något sätt av den biomassa som regnar ner från havsytan eller som produceras av metanmunkarna och andra primära producenter.

Det är en långvarig fråga:Vilka föreningar dessa heterotrofer använder för att försörja sig och varför så många olika arter kan leva sida vid sida utan att konkurrera om varandra. I den andra studien, Sherlynette Pérez Castro, en postdoktor i Ruffs labb vid MBL, och samarbetspartners visar att vissa värmeälskare är specialiserade på att bryta ned det "skräp" som släpps ut i miljön när andra celler går under:organiska polymerer och makromolekyler. (Se Pérez Castros blogginlägg "Behind the Paper" i Naturens mikrobiologi .)

Varje cell, vare sig det är en mikrobiell eller en mänsklig cell, består huvudsakligen av fyra typer av makromolekyler:Protein, nukleinsyror (DNA, RNA), lipider (fettsyror) och polysackarider (sockerarter). Forskarna använde var och en av dessa fyra föreningar successivt som den enda energi- och kolkällan för att växa och identifiera de djuphavsorganismer som kan försörja sig på respektive förening.

De fann att alla organismer som de kunde odla i sina laboratorieexperiment tillhörde tidigare oodlade mikrobiella arter. Experimenten visade också att varje polymer var näring för en hel näringsväv av organismer, som förklarar hur en enda molekyl kan upprätthålla en djurpark av organismer, antyder en anledning till den stora mångfalden av samexisterande heterotrofer.

Till deras förvåning, ingen av de 48 olika kulturerna producerade metan, en vanlig slutprodukt av heterotrofa organismer. Detta kan innebära att metanet som släpps ut på havsbotten helt avlägsnas från ekosystemet av de mikrobiella samhällena, vilket har konsekvenser för djuphavskolkretsloppet som återstår att utforska.