Ver onder de oceaanbodem, sedimenten wemelen van bizarre zombie-achtige microben. Hoewel ze technisch gezien leven, ze groeien in slow motion, en het kan tientallen jaren duren voordat een enkele cel zich deelt - iets wat hun neven aan de oppervlakte in een kwestie van minuten doen. Een nieuwe studie van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) begint uit te zoeken hoe ze overleven door hun bron van "voedsel" te onderzoeken - nabijgelegen moleculen van organische koolstof. De studie helpt ons inzicht te krijgen in de beperkingen van het leven op aarde en zou kunnen helpen om te informeren hoe leven op andere planeten zou kunnen bestaan.

In een paper gepubliceerd in het nummer van 21 januari van het tijdschrift Natuur Geowetenschappen , Wetenschappers van de WHOI onderzochten lange kernmonsters genomen aan boord van de R/V Knorr en R/V Revelle in het midden van de Noord-Atlantische Oceaan en de Stille Zuidzee. Door de sedimenten van de kern te analyseren met behulp van röntgenstralen met hoge intensiteit, de onderzoekers ontdekten dat ze lage niveaus van organische koolstofmoleculen bevatten - stukjes oude eiwitten van lang geleden overleden organismen - bewaard in sediment tot 25 miljoen jaar oud.

Onder normale omstandigheden, zo'n koolstof zou snel door microben worden opgepikt. Er is daar niet veel van in diepe mid-oceanische sedimenten van de Atlantische en Stille Oceaan, waardoor ze moeilijke plaatsen zijn voor micro-organismen om te overleven. Elke bacterie die erover struikelde, zou worden getrakteerd op een klein feest. Maar om de een of andere reden, de microben in de buurt profiteren niet volledig van deze meevaller.

"Vanuit een puur scheikundig perspectief, ze zouden al die koolstof moeten kunnen metaboliseren, maar dat zijn ze niet, " zegt Emily Estes, hoofdauteur op het papier, die momenteel een postdoctoraal onderzoeker is aan de Universiteit van Delaware. Op het moment van de studie, Estes was een PhD-student in het MIT-WHOI Joint Program, werkt rechtstreeks samen met co-auteur Colleen Hansel.

De aanwezigheid van koolstof is ongebruikelijk, zij voegt toe, omdat de sedimenten ook zuurstof bevatten. Gebruikelijk, de soorten microben die daar gedijen, zouden beide chemicaliën gebruiken. Zuurstof fungeert als een soort "brandstof" voor het metabolisme en andere biochemische reacties in de organismen; koolstof levert grondstoffen voor die reacties, en laat de cellen hun eigen structuren en organellen herbouwen. Maar in de diepe sedimenten, de balans tussen de twee is vreemd scheef.

Het is onduidelijk precies waarom overtollige organische koolstof achterblijft, Estes zegt, maar haar onderzoek heeft ten minste één bestaande verklaring uitgesloten. Eerder onderzoek suggereerde dat de microben geen overtollige koolstof "eten" omdat het in een vorm was die ze niet konden metaboliseren. Estes en haar collega's, echter, ontdekte dat de organische koolstof in een vorm is die bruikbaar is voor microben en in wezen dezelfde structuur heeft in het sediment. In plaats daarvan, ze zegt, een aannemelijker antwoord is dat de koolstof is gefuseerd tot mineralen in de sedimenten, waardoor het niet beschikbaar is. Ze biedt ook een derde en waarschijnlijk meest dominante mechanisme:dat de microben de overtollige koolstof niet fysiek kunnen bereiken. Diep onder de oceaanbodem, deze voedselbron is zeer schaars verspreid, en de microben zijn te traag om veel te zoeken.

"Vanuit het oogpunt van een microbe, de koolstof kan net buiten bereik zijn. Als je in een staat leeft zonder veel energie over, zoals deze organismen, het kan gewoon te moeilijk zijn om te zwemmen of rond te kruipen om het te vinden, " zegt Colleen Hans, een microbiële geochemicus bij WHOI.

"Wat me vooral opwindt, is dat dit onderzoek ons ​​kan helpen enkele van de beperkingen van het leven in het algemeen te begrijpen, of het nu onder de zeebodem is, of op een andere planeet of maan, " voegt ze eraan toe. "Bij het overwegen van de omstandigheden die buitenaards microbieel leven kunnen ondersteunen, de fysieke omgeving kan net zo belangrijk zijn als de chemische. Microben die leven in een omgeving met eilanden van voedingsstoffen die fysiek gescheiden zijn en met een lage diffusie, kunnen die energiebron eenvoudigweg niet gebruiken om te groeien."