Če bi zadeli morsko dno in nadaljevali potovanje navzdol, bi naleteli na ekosistem, za razliko od katerega koli drugega na zemlji. Pod nekaj sto metri morske usedline je zemeljska skorja: debele plasti kamnine lave, ki teče z razpokami, ki pokrivajo približno 70% površine planeta. Morska voda teče skozi razpoke, ta sistem kamnin, povezanih z vodotoki, je ogromen: to je največji vodonosnik na zemlji, ki vsebuje 4% svetovne količine oceanov, pravi Mark Lever, ekolog, ki preučuje anaerobno (brez kisika) ogljično kolesarjenje v Aarhusu Univerza na Danskem.
Podvodna skorja je morda tudi največji ekosistem na zemlji, kaže nova študija Leverja, objavljena ta mesec v Science . Sedem let je inkubiral 3, 5 milijona let staro bazaltno kamnino, zbrano s 565 metrov pod oceanskim dnom - globino skoraj dveh zloženih Eiffelovih stolpov - in našel žive mikrobe. Ti mikrobi živijo daleč stran od uspevajočih bakterijskih skupnosti na grebenih sredi oceana in preživijo, tako da počasi žvečijo žveplo in druge minerale v energijo.
Toda kako velik je ta ekosistem s kemično gorivom, ki v celoti preživi brez kisika? Če so rezultati njegovega vzorca, zbranega pod morsko dno ob obali zvezne države Washington, podobni tistim, ki jih najdemo po planetu, potem bi raznolike mikrobne skupnosti lahko preživele v celotni oceanski skorji, ki pokrivajo dve tretjini zemeljske površine in bi lahko šle kilometrov globoko.
Podzemna skorja ima veliko prostora in z energijo bogatih mineralov - prijazen potencialni habitat za veliko skupnost mikrobov - "pa nimamo pojma, kako izgleda ekosistem, " pravi Julie Huber, mikrobiološka oceanografinja iz morskega biološkega laboratorija v Woods Hole, Massachusetts. "Markovi dokazi kažejo, da gre za zelo drugačen svet."
Mikrobi, ki dobivajo svojo energijo iz mineralov in ne iz sončne svetlobe, še zdaleč niso redki. Najbolj znane od teh tako imenovanih kemoavtrotrofnih ali kemosintetskih bakterij so tiste, ki jih najdemo na hidrotermalnih odprtinah v globokem morju. Nekatere od teh bakterij živijo simbiotično z velikanskimi črevesji, školjkami in školjkami, ki zagotavljajo kemično proizvedeno energijo tem večjim organizmom, ko "dihajo" vodo, bogato z žveplam, ki izhaja iz izliva - ne za razliko od tega, kako rastline pretvorijo sončno svetlobo v energijo na površini. Kemosintetični mikrobi najdemo tudi v gnitju in kisiku, ki je slaba barja solnih barjev, mangrovov in morske trave - "kjer koli imate smrdljivo črno blato, lahko imate kemoavtrotrofijo, " pravi Chuck Fisher, globokomorski biolog iz Pensilvanije Državna univerza v College Parku.
Ampak tisto, zaradi česar se Leverjevi mikrobi pod morsko dno razlikujejo, je, da sploh ne uporabljajo kisika. Simbiotične bakterije na hidrotermalnih izpustih pogosto opisujejo kot "življenje brez sončne svetlobe", vendar se še vedno posredno zanašajo na sončno svetlobo z uporabo kisika, ki ga proizvaja sonce, v kemični reakciji za pridobivanje energije. Kemosintetični mikrobi v solnih barjih se prehranjujejo z razpadajočimi rastlinami in živalmi, ki so svojo energijo dobile iz sončne svetlobe. Celo globokomorski sediment se nabira iz vrste mrtvih živali, rastlin, mikrobov in fekalnih peletov, ki se zanašajo na svetlobno energijo.
Mikrobi oceanske skorje se po drugi strani v celoti zanašajo na molekule, ki ne vsebujejo kisika, pridobljene iz kamnine in popolnoma odstranjene iz fotosinteze, kot so sulfat, ogljikov dioksid in vodik. "V tem smislu gre za vzporedno vesolje, saj deluje na drugačen način energije, " pravi Lever. Te molekule zagotavljajo veliko manj energije kot kisik, kar ustvarja nekakšno mikrobi gibanje počasne hrane. Torej, namesto da bi se hitro razdelil in rasel kot mnoge bakterije, ki temeljijo na kisiku, Fisher domneva, da se lahko mikrobi v Zemljini skorji ločijo enkrat na sto ali tisoč let.
Hidrotermalni odtok, prekrit s cevnimi črvi, črpa črni žveplov dim na grebenu Juan de Fuca. Mikrobi oceanske skorje so se zbirali na stotine metrov pod morskim dnom pod tem istim grebenom. (Fotografija preko Washingtonske univerze; NOAA / OAR / OER) A to, da so počasne, še ne pomeni, da so redke. "Obstaja veliko podatkov, da je pod površjem velika, zelo produktivna biosfera, " pravi Fisher.
Poleg tega se velikost mikrobne populacije na različnih območjih skorje lahko zelo razlikuje, ugotavlja Huber. S svojimi študijami o tekočini, ki jo najdemo med razpokami v skorji, pravi, da na nekaterih območjih tekočina vsebuje približno enako število mikrobov kot standardna globokomorska voda, zbrana v globinah oceanov 4 000 metrov (2, 5 milje): približno 10 000 mikrobov celic na mililiter. V drugih regijah, na primer na grebenu Juan de Fuca v Tihem oceanu, kjer je Lever našel mikrobe, je manj celic, okoli 8000 mikrobov na mililiter. V drugih regijah, na primer v neoksigenirani tekočini globoko v hidrotermalnih odprtinah, je lahko približno 10-krat več.
Ni samo število mikrobov, ki se razlikujejo glede na lokacijo - mogoče je, da se v različnih vrstah skorje nahajajo različne vrste mikrobov. "Različne vrste kamnin in različne vrste kemije bi morale imeti za posledico različne vrste mikrobov, " pravi Andreas Teske, globokomorski mikrobiološki ekolog z univerze v Severni Karolini v Chapel Hillu in soavtor Leverjevega dela. Greben Juan de Fuca je sorazmerno vroče območje, ki je zasuto z novo skalo, ki je ponavadi sestavljena iz bolj reaktivnih mineralov in tako lahko zagotovi več energije. Drugi deli skorje so starejši, sestavljeni iz različnih mineralov, in hladnejši. V nekaterih regijah voda s kisikom sega vse do razpok.
Prav ta infiltrirajoča morska voda ohranja ta podsistemski ekosistem, ki obstaja na popolnoma ločeni ravnini od našega s kisikom. "Skorja igra pomembno vlogo pri vplivanju na kemično sestavo oceana in ozračja in na koncu vpliva na cikle na zemlji, " pravi Lever . Nekatere spojine, ki jih ustvarijo mikrobi iz oceanske skorje iz kamnin, so topne v vodi in bodo sčasoma vstopile v ocean. Žveplo je na primer v magmi, toda ko ga mikrobi porabijo za energijo, se pretvori v sulfat. Nato se raztopi in postane pomembno hranilo v oceanski prehranski verigi.
Leverjeva ugotovitev mikrobne skupnosti v skorji bi lahko spodbudila znanstveno skupnost, da odgovori na ta vprašanja. Na primer, katere vrste mikrobov najdemo, kje , medsebojno vplivajo skozi medsebojno razpoke v skali in kakšno vlogo igrajo v kolesarjenju z minerali in hranili? Na nek način gre za zelo osnovno raziskovalno delo. "Veliko tega, kar počnemo na morskem dnu, je podobno kot zdaj na Marsu, " pravi Huber. "Nadzor nad Radovednostjo je zelo podoben upravljanju ROV pod oceanom."
Več o globokom morju s portala Smithsonian's Ocean.
