Het grottenstelsel van Monte Conca op het eiland Sicilië is een enorm systeem van bronnen en poelen, zittend onder een natuurreservaat. Het zou kunnen worden aangenomen dat het een van de weinige plaatsen is die onaangetast is door door mensen veroorzaakte vervuiling.

Maar nieuw onderzoek, gepubliceerd door een microbiologisch en geowetenschappelijk team van USF, heeft uitgewezen dat zelfs onder de grond, de microbiële gemeenschappen in de waterpoelen in de Monte Conca-grot vertonen tekenen van verandering door vervuiling van bovenaf.

Publiceren in het prestigieuze tijdschrift, PLoS One , het team ontdekte dat water dat door het enorme grottenstelsel stroomde, veranderingen veroorzaakte in de microbiële gemeenschappen tussen de natte en droge seizoenen, waarbij de microbiële gemeenschappen verschillen in bacteriële samenstelling en ecologische functies. De studie suggereert dat wanneer oppervlaktewater door landbouw- en stedelijke gebieden stroomt, het verzamelt bacteriële verontreinigingen voordat het grotsystemen binnengaat.

Het doel van de studie was om de impact van oppervlakte-afvoer op microbiële gemeenschappen in grotten te bepalen met behulp van het Monte Conca-bronzwembad als model. De langetermijneffecten van deze van het oppervlak afkomstige bacteriële verontreinigingen of hun impact op grondwaterbronnen zijn momenteel niet goed bekend, zei hoofdauteur Dr. Madison Davis van de afdeling Celbiologie van USF, Microbiologie en Moleculaire Biologie.

Het project werd geleid door USF-professor James Garey van de afdeling Celbiologie, Microbiologie en Moleculaire Biologie, en professor Bogdan P. Onac van USF's School of Geosciences. USF-afgestudeerde en niet-gegradueerde studenten Madison C. Davis, Melvin D. Baker IV, Christiana K.S. Mayne, Chelsea M. Dinon en Christina J. Moss zijn co-auteurs van het papier.

De groep werkte samen met Italiaanse collega's Maria A. Messina, Giuseppe Nicolosi en Salvatore Petralia van Centro Speleologico Etneoa.

De wetenschappers ontdekten dat de microbiële gemeenschap in het droge seizoen werd gedomineerd door zwaveloxiderende bacteriën vanwege hun vermogen om zuurstof uit de grot en waterstofsulfide uit het bronzwembad te gebruiken. Na hevige regenval, de zwaveloxiderende gemeenschap werd verdrongen door van het oppervlak afkomstige bacteriën die voornamelijk werden geïdentificeerd als menselijke verontreinigingen, waaronder Escherichia coli en andere fecale bacteriën.

Grotten zoals Monte Conca - het langste en diepste gipskarstsysteem van Sicilië en gevormd door het oplossen van zwavelzuur - zijn wereldwijd geïdentificeerd. Om hun werk uit te voeren, onderzoekers reisden het grottenstelsel in om monsters te halen in vier missies in 2015 en 2016.

Zwaveloxidatiemiddelen vormden meer dan 90 procent van de microbiële gemeenschap tijdens het droge seizoen en werden vervangen door potentiële door mensen beïnvloede verontreinigingen zoals Escherichia en Lysinibacillus-soorten na zware regenval, aldus de onderzoekers. Eén bemonstering bleek een overgang te laten zien tussen het natte en droge seizoen wanneer potentiële door de mens gemaakte verontreinigingen, zwaveloxiderende bacteriën en stikstofbindende bacteriën waren allemaal aanwezig in het bronbad.

De studie toont de impact aan van oppervlakteafvoer op de microbiële gemeenschapsstructuur en functie van endemische grotgemeenschappen, aldus de onderzoekers.