Η ροή του υγρού στην «ελληνική σαλάτα» υδροθερμικών μικροβίων διεγείρει τη χημική σύνθεση

Οι περισσότεροι επισκέπτες της παραλίας Παλαιοχωρίου στο ελληνικό νησί της Μήλου δεν θα γνωρίζουν την αληθινή ελληνική σαλάτα από μικρόβια, που κολυμπούν με αναπνευστήρα μακριά από την ακτή και τη θερμότητα ρηχών νερών της κοινότητας του κόλπου.

Η θερμοκρασία του νερού στα παράκτια ιζήματα του κόλπου του Πολυχλωρίου επηρεάζει έντονα τις βιοχημικές διεργασίες εκεί και υποστηρίζει τη χημική σύνθεση, η οποία επιτρέπει στα φωτοσυνθετικά φυτά, όπως τα θειο-αντιοξειδωτικά βακτήρια, να χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα σε φως. .

Ωστόσο, ο αντίκτυπος της ροής του υγρού στη σύνθεση της μικροβιακής κοινότητας και οι ρυθμοί παραγωγής χημικών είναι άγνωστοι επειδή η μέτρηση των μικροβιακών διεργασιών υπό φυσικές συνθήκες, ειδικά σε συστήματα θέρμανσης νερού, είναι πρόκληση.

Μια νέα μελέτη χρησιμοποιεί μια καινοτόμο προσέγγιση για τη μελέτη του συστήματος θέρμανσης ρηχών νερών του κόλπου και της παραγωγής μικροοργανισμών.

Εξερευνώντας μικροβιακές κοινότητες απευθείας στα ιζήματα άμμου που επηρεάζονται από τη θερμότητα του νερού στον Κόλπο, “εξετάζει τη σημασία της ροής υγρών στη διαμόρφωση της σύνθεσης και της λειτουργίας των μικροβιακών κοινοτήτων σε θερμά σημεία βαθιάς ύδατος, προσδιορίζοντάς τα ως εστίες μικροβιακής δραστηριότητας”. Σύμφωνα με τη μελέτη, «η ροή υγρού στα παράκτια ιζήματα που επηρεάζονται από την υπερχείλιση προκαλεί χημειοτροπία» Επικοινωνίες Γη και περιβάλλον.

Επιπλέον, «η μελέτη δείχνει πόσο παραγωγικές είναι πραγματικά οι τρύπες θερμότητας ρηχού νερού και πόσο γρήγορα προσαρμόζονται οι μικροοργανισμοί στις μεταβαλλόμενες συνθήκες», δήλωσε ο Stephen Sievert, συνεργάτης επιστήμονας στο Τμήμα Βιολογίας του Ωκεανογραφικού Ινστιτούτου Woods Hole (WHOI).

Κατά τη διάρκεια της μελέτης, οι ερευνητές πραγματοποίησαν δύο σειρές πειραματικών πειραμάτων με σταθερό ισότοπο χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα επισημασμένο με ένα τυπικό ισότοπο άνθρακα. ¹³Γ. ως ιχνηθέτης που ανιχνεύει την ικανότητα των μικροοργανισμών για δέσμευση άνθρακα να μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οργανική ύλη. Η μελέτη χρησιμοποίησε μια συσκευή διασταυρούμενης εκκόλαψης σε ένα αεραγωγό στον κόλπο και έγχυσε τον ιχνηθέτη σε διαφορετικά βάθη στο ίζημα σε ανοιχτά ή κλειστά συστήματα ροής υγρού και τοποθέτησε τις συσκευές στη θέση τους για 6 ώρες ή 24 ώρες πριν τις παραλάβουν. Επιστροφή στην κορυφή.

Η ποσότητα του προσδιορισμού του άνθρακα προσδιορίστηκε με αξιολόγηση της σύνθεσης της μικροβιακής κοινότητας χρησιμοποιώντας προσεγγίσεις που βασίζονται στο DNA και το RNA, καθώς και με το συνδυασμό διοξειδίου του άνθρακα στα λιπαρά οξέα που συνθέτουν την κυτταρική μεμβράνη.

Σύμφωνα με τη μελέτη, «επεκτείνει την τρέχουσα γνώση για τον προσδιορισμό του σκούρου άνθρακα στα ιζήματα της παράκτιας άμμου σε περιοχές που επηρεάζονται από τη δραστηριότητα θέρμανσης του νερού». Τα δεδομένα των ερευνητών αποκαλύπτουν ότι η ροή του ενεργού υγρού σε αυτήν την περιοχή καύσωνα με ρηχά ρηχά νερά με άμμο διατηρεί εξαιρετικά καθορισμένους ρυθμούς στερέωσης άνθρακα για τα ιζήματα του παράκτιου περιθωρίου, αποδεικνύοντας την επίδραση του υδροθερμισμού στην υποστήριξη της χημικής παραγωγής παρέχοντας τις απαιτούμενες χημικές ουσίες. Μορφή δοτών ηλεκτρονίων όπως υδρόθειο και υποδοχείς που μοιάζουν με οξυγόνο.

Επέκταση της παραγωγής στο χώρο εξαερισμού που ερευνήθηκε για μια συνολική περιοχή αερισμού περίπου 4 στρεμμάτων, παράγονται 7 μετρικοί τόνοι άνθρακα ετησίως. “Αυτή είναι η ίδια ετήσια παραγωγή για μια περιοχή όπως ένα χωράφι 4 στρεμμάτων με καλαμπόκι”, λέει ο Seaward.

Η μελέτη βρήκε επίσης μια εξαιρετικά ενεργή μικροβιακή κοινότητα που μπορεί να ανταποκριθεί γρήγορα στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Η χημική παραγωγή στη Μήλο καθοδηγείται κυρίως από το Campylobacter, το οποίο κυριαρχεί στις ανοιχτές κοινότητες εκτροφής, αλλά μειώνεται κατά τη διάρκεια της κλειστής εκτροφής. Άλλα βακτήρια, ειδικά τα Camoproteobacteria, αυξήθηκαν κατά την επώαση ανοιχτής ροής, ενώ άλλα, όπως τα Deltoproteobacteria και Thermosulfobacteria, αυξήθηκαν κατά την κλειστή επώαση. Γενικά, η κοινωνία έχει μετατοπιστεί από μια κοινωνία που κυριαρχείται από χημικούς μικροοργανισμούς σε μια κοινότητα με υψηλή αναλογία ετερότροφων μικροοργανισμών, δηλαδή μικροοργανισμούς που χρησιμοποιούν οργανικό άνθρακα για φαγητό όπως και οι άνθρωποι. Η μικροβιακή κοινότητα άλλαξε ως απάντηση σε διαφορετικές συνθήκες μέσα σε λίγες ώρες, κάτι που ήταν πολύ γρήγορο και εξέπληξε τους ερευνητές.

Είναι μια κοινή προσπάθεια να γίνουν μετρήσεις μικροβιακού ρυθμού και να εντοπιστούν διαφορετικοί μικροοργανισμοί στη θέση εξαερισμού της θερμότητας του νερού. Αυτή η συνεργασία περιλαμβάνει την τεχνογνωσία της Seavert στη χρήση εξοπλισμού εκτροφής και στον εντοπισμό μικροοργανισμών με βάση τεχνικές που βασίζονται σε DNA και RNA. Επιπλέον, το εργαστήριο του συν-επικεφαλής συγγραφέα Solveg Buhring, ερευνητή στο Πανεπιστήμιο της Βρέμης, συνεισέφερε δεδομένα σχετικά με την ενσωμάτωση του ονομαζόμενου διοξειδίου του άνθρακα στα λιπαρά οξέα των μικροοργανισμών.

“Αυτό που με παρακινεί να κάνω αυτή την έρευνα είναι το ενδιαφέρον μου να κατανοήσω πώς λειτουργούν τα πράγματα. Με ενδιαφέρει να μάθω τι κάνουν τα μικρόβια και πώς βοηθούν το περιβάλλον να λειτουργεί”, λέει ο Sievert.

«Κάθε μεμονωμένο μικρόβιο είναι πολύ μικρό, αλλά το συνδυασμένο τους αποτέλεσμα είναι τεράστιο», προσθέτει. «Τα μικρόβια είναι ο μηχανισμός του πλανήτη μας, ο οποίος ουσιαστικά ελέγχει όλους τους βιοχημικούς κύκλους, όπως τους κύκλους του αζώτου και του θείου».