Kdybyste narazili na mořské dno a pokračovali v cestě dolů, narazili byste do ekosystému na rozdíl od jiných na Zemi. Pod několika stovkami metrů sedimentu mořského dna je zemská kůra: silné vrstvy lávové horniny běhající s prasklinami, které pokrývají asi 70% povrchu planety. Trhlinami protéká mořská voda a tento systém skalnatých potůček je obrovský: je to největší aquifer na Zemi, který obsahuje 4% celosvětového objemu oceánu, říká Mark Lever, ekolog, který studuje anaerobní (bez kyslíku) uhlíkové cykly v Aarhusu Univerzita v Dánsku.
Podle nové studie Levera, publikované tento měsíc v Science, může být kůra na mořském dně také největším ekosystémem na Zemi. Sedm let inkuboval 3, 5 milionu let staré čedičové horniny shromážděné z 565 metrů pod mořským dnem - hloubku téměř dvou stohů Eiffelových věží - a našel živé mikroby. Tyto mikroby žijí daleko od prosperujících bakteriálních komunit na středních oceánských hřebenech a přežívají pomalým přeměňováním síry a dalších minerálů na energii.
Jak velký je však tento chemicky poháněný ekosystém, který přežije zcela bez kyslíku? Pokud jsou výsledky z jeho vzorku, shromážděné zespodu mořského dna u pobřeží státu Washington, podobné těm, které byly nalezeny na celé planetě, pak by různá mikrobiální společenství mohla přežít po celé oceánské kůře a pokrýt dvě třetiny zemského povrchu a potenciálně jít mil hluboko.
Podmořská kůra má spoustu minerálů bohatých na prostor a energii - vítající potenciální stanoviště pro velkou mikrobiální komunitu - „ale nemáme tušení, jak ekosystém vypadá, “ říká Julie Huber, mikrobiální oceánograf v Marine Biological Laboratory v Woods Hole, Massachusetts. "Markovy důkazy poukazují na to, že se jedná o velmi odlišný svět."
Mikroby, které získávají energii z minerálů spíše než ze slunečního záření, nejsou zdaleka vzácné. Nejznámější z těchto tzv. Chemoautotrofních nebo chemosyntetických bakterií jsou bakterie vyskytující se na hydrotermálních průduchech v hlubokém moři. Některé z těchto bakterií žijí symbioticky s obřími červy, slávky a škeble, které dodávají těmto větším organismům chemicky vyráběnou energii, protože „dýchají“ vodu bohatou na síru, která vypouští větrací otvor - na rozdíl od toho, jak rostliny přeměňují sluneční světlo na energii na povrchu. Chemosyntetické mikroby se vyskytují také v hnijícím a kyslíkem chudém bahně solných močálech, mangrovech a postelích z mořských řas - „na jakémkoli místě, kde máte páchnoucí černé bahno, můžete mít chemoautotropii, “ říká Chuck Fisher, hlubinný biolog v Pensylvánii. Státní univerzita v College Park.
Ale to, co odlišuje Leverovy mikroby na mořském dně, je to, že vůbec nepoužívají žádný kyslík. Symbiotické bakterie v hydrotermálních průduchech jsou často popisovány jako „život bez slunečního světla“, ale stále se na sluneční světlo nepřímo spoléhají tím, že při chemické reakci používají kyslík produkovaný sluncem k výrobě energie. Chemosyntetické mikroby ve slaných močálech se živí rozkládajícími se rostlinami a zvířaty, které získaly energii ze slunečního záření. I hlubinné mořské sedimenty se hromadí ze sortimentu mrtvých zvířat, rostlin, mikrobů a fekálních pelet, které se spoléhají na světelnou energii.
Na druhé straně mikroby oceánské kůry se spoléhají výhradně na molekuly neobsahující kyslík odvozené z horniny a zcela odstraněné z fotosyntézy, jako je síran, oxid uhličitý a vodík. "V tomto smyslu je to paralelní vesmír, protože běží na jiném druhu energie, " říká Lever. Tyto molekuly poskytují mnohem méně energie než kyslík a vytvářejí jakýsi mikrobiální pomalý pohyb potravin. Takže místo toho, aby se rozdělil a rychle rostl jako mnoho bakterií založených na kyslíku, má Fisher podezření, že mikroby v zemské kůře se mohou rozdělit jednou za sto nebo tisíc let.
Hydrotermální průduch, pokrytý trubkovými červy, chrlí černý sírový kouř na hřebeni Juan de Fuca. Mikroby oceánské kůry byly shromážděny stovky metrů pod mořským dnem pod stejným hřebenem. (Fotografie přes University of Washington; NOAA / OAR / OER) Ale to, že jsou pomalé, neznamená, že jsou neobvyklé. "Existuje spousta údajů o tom, že pod povrchem je velká, velmi produktivní biosféra, " říká Fisher.
Kromě toho se velikost mikrobiální populace v různých oblastech kůry může velmi lišit, poznamenává Huber. Ve svých studiích o tekutině nalezené mezi trhlinami v kůře říká, že v některých oblastech tekutina obsahuje přibližně stejný počet mikrobů jako standardní hlubinná voda sebraná v hloubkách oceánu 4 000 metrů (2, 5 mil): kolem 10 000 mikrobů buněk na mililitr. V jiných regionech, například na vyvýšenině Juan de Fuca v Tichém oceánu, kde Lever našel své mikroby, je méně buněk, kolem 8 000 mikrobů na mililitr. A v jiných regionech, například v neoxidované tekutině hluboko v hydrotermálních průduchech, může být asi 10krát více.
Není to jen počet mikrobů, které se liší v závislosti na umístění - je možné, že se různé mikrobiální druhy nacházejí v různých typech kůry. „Různé druhy hornin a různé typy chemie by měly vést k různým typům mikrobů, “ říká Andreas Teske, hlubinný mikrobiální ekolog na Univerzitě v Severní Karolíně v Chapel Hill a spoluautor na Leverově papíru. Ridge Juan de Fuca je relativně horká oblast praskající novou horninou, která má tendenci být vyrobena z reaktivnějších minerálů a tak schopna poskytnout více energie. Ostatní části kůry jsou starší, složené z různých minerálů a chladnější. A v některých regionech se okysličená voda dostane až k trhlinám.
Je to tato infiltrující mořská voda, která udržuje tento ekosystém podmořského dna před existencí na zcela oddělené rovině od naší okysličené. "Kůra hraje významnou roli při ovlivňování chemického složení oceánu a atmosféry, což v konečném důsledku ovlivňuje cykly na Zemi, " říká Lever . Některé ze sloučenin vytvořených z mikrobů oceánské kůry z horniny jsou rozpustné ve vodě a nakonec vstoupí do oceánu. Například síra je přítomna v magmatu - ale poté, co ji mikrobi využijí pro energii, převede se na síran. Pak se rozpustí a se stává důležitou živinou v potravinovém řetězci v oceánu.
Pákový nález mikrobiální komunity v kůře může katalyzovat vědeckou komunitu, aby na tyto otázky odpověděla. Například jaké druhy mikrobů se nacházejí tam , kde interagují prostřednictvím vzájemně propojených trhlin ve skále a jakou roli hrají v cyklování minerálů a živin? V některých ohledech je to velmi základní průzkumná práce. "Hodně toho, co děláme na mořském dně, je podobné tomu, co právě děláme na Marsu, " říká Huber. "Ovládání zvědavosti je velmi podobné ovládání ROV pod oceánem."
Zjistěte více o hlubokém moři na Smithsonianově oceánském portálu.
