Een nieuwe studie heeft onthuld hoe een groep diepzeemicroben aanwijzingen geeft voor de evolutie van het leven op aarde, volgens een recent artikel in Het ISME-tijdschrift . Onderzoekers gebruikten geavanceerde moleculaire methoden om deze microben te bestuderen, die gedijen in hete, zuurstofvrije vloeistoffen die door de aardkorst stromen.

Hydrothermarchaeota genoemd, deze groep microben leeft in zo'n extreme omgeving dat ze nog nooit in een laboratorium zijn gekweekt voor onderzoek. Een onderzoeksteam van Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, de Universiteit van Hawaï in Manoa, en het Department of Energy Joint Genome Institute omzeilde het probleem van cultivatie met genetische sequencing-methoden die genomics worden genoemd, een reeks nieuwe technieken die worden gebruikt om grote groepen genetische informatie te sequensen. Ze ontdekten dat Hydrothermarchaeota energie kan verkrijgen door koolmonoxide en sulfaat te verwerken, wat een over het hoofd geziene metabole strategie is. De microben gebruiken energie uit dit proces om te groeien als een vorm van chemosynthese.

"Het grootste deel van het leven op aarde is microbieel, en de meeste microben zijn nooit gekweekt, " zei Beth Orcutt, een senior onderzoeker bij Bigelow Laboratory en een van de senior auteurs van de studie. "Deze bevindingen benadrukken waarom single cell genomics zulke belangrijke hulpmiddelen zijn om te ontdekken hoe een groot deel van het leven functioneert."

Analyse van Hydrothermarchaeota-genomen onthulde dat deze microben behoren tot de groep van eencellige levensvormen die bekend staan ​​als archaea en vroeg in de geschiedenis van het leven op aarde zijn geëvolueerd, net als hun ongebruikelijke metabolische processen. Deze waarnemingen suggereren dat de ondergrondse oceaankorst een belangrijke habitat is om te begrijpen hoe het leven op aarde is geëvolueerd, en mogelijk andere planeten.

De onderzoekers vonden ook genetisch bewijs dat Hydrothermarchaeota het vermogen heeft om zelfstandig te bewegen. Motiliteit biedt een waardevolle overlevingsstrategie voor de extreme omgeving die ze thuis noemen, die een beperkte voorraad voedingsstoffen heeft die essentieel zijn voor het leven.

"Het bestuderen van deze unieke microben kan ons inzicht geven in zowel de geschiedenis van de aarde als de mogelijke strategieën van het leven op andere planeten, " zei Stephanie Carr, eerste auteur op het papier en een voormalig postdoctoraal onderzoeker bij Orcutt die nu een assistent-professor is aan Hartwick College. "Hun overlevingsstrategieën maken ze ongelooflijk veelzijdig, en ze spelen een belangrijke, over het hoofd gezien rol in de ondergrondse omgevingen waar ze leven."

In 2011, Orcutt en andere projectwetenschappers zeilden naar de flank van de Juan de Fuca Ridge, een mid-oceanische rug voor de kust van Washington waar twee oceaanplaten zich scheiden en nieuwe oceanische korst genereren. Ze gebruikten de diepduikrobot Jason van Woods Hole Oceanographic Institution om 2,6 km naar de zeebodem te reizen en monsters te verzamelen van de vloeistof die door de diepe korst stroomt.

Deze korstvloeistoffen bevatten microben die nog nooit eerder waren bestudeerd. In samenwerking met het Department of Energy Joint Genome Institute, de onderzoekers sorteerden en analyseerden de microben in het Single Cell Genomics Center van Bigelow Laboratory. Deze geavanceerde onderzoeksfaciliteit wordt geleid door Ramunas Stepanauskas, een senior onderzoekswetenschapper en studieauteur. Het projectteam analyseerde ook de microben met behulp van metagenomica, een techniek die genomische informatie rechtstreeks uit omgevingsmonsters haalt. Deze analyses leverden inzichten op in de genetische blauwdrukken van Hydrothermarchaeota, hun relatie met andere archaea, en de strategieën die ze hebben ontwikkeld om te overleven in de onderzeese bodem.

De onderzoekers zullen voortbouwen op deze ontdekking wanneer ze in mei 2019 terugkeren naar de Juan de Fuca Ridge om verder te gaan met het onderzoeken van de extreme microben die onder de zeebodem gedijen. Orcutt zal samen met dit team van onderzoekers een cruise leiden met ROV Jason om de onderzeese bodem verder te verkennen, gebruikmakend van financiering van de National Science Foundation en NASA.

"De microben die 'levend begraven' onder de zeebodem leven, zijn echt intrigerend voor ons, omdat ze kunnen overleven met weinig energie, " zei Orcutt. "We hopen dat onze experimenten met deze vreemde microben kunnen laten zien hoe ze dit doen, dus we kunnen ons voorstellen hoe het leven op andere planeten zou kunnen bestaan."