Hydrothermisch actieve onderzeese vulkanen zijn verantwoordelijk voor een groot deel van het aardse vulkanisme en zijn mineraalrijke biologische hotspots, toch is er heel weinig bekend over de dynamiek van microbiële diversiteit in deze systemen. Deze week in PNAS , Reysenbach en collega's, laat zien dat bij zo'n vulkaan, Brothers onderzeese boogvulkaan, NO van Nieuw-Zeeland, de geologische geschiedenis en ondergrondse hydrothermische vloeistofpaden getuigen van de complexiteit van de microbiële samenstelling op de zeebodem, en bieden ook inzicht in hoe vroegere en huidige ondergrondse processen kunnen worden ingeprent in de microbiële diversiteit.

"Microben in warmwaterbronnen overal halen hun energie gedeeltelijk uit de geochemie van het hete water / de vloeistoffen. Het is hetzelfde voor de warmwaterbronnen op de zeebodem van de vulkaan Brothers. Aangezien zowel door zeewater als door magmatisch gas beïnvloede hydrothermische systemen naast elkaar bestaan ​​bij Brothers, we voorspelden dat de microben in de actieve magmatische kegelplaatsen (IMAGE1) heel anders zouden zijn dan die op de calderamuur (IMAGE 2) die grotendeels worden aangetast door gemodificeerd zeewater", zei Reysenbach, Hoogleraar microbiologie aan de Portland State University. Maar wat ze niet hadden verwacht, was dat er ook twee heel verschillende microbiële gemeenschappen dicht bij elkaar op de calderamuur zouden zijn.

Uit recente boringen en geofysische metingen van het International Ocean Discovery Program (IODP) zijn er aanwijzingen dat na de ineenstorting van de vulkanische caldera van de oorspronkelijke stratovulkaan om de huidige caldera te vormen, het vroegste magmatische hydrothermale systeem werd overdrukt door een meer door zeewater gedomineerd systeem. De auteurs laten zien dat een van de caldera-gemeenschappen overeenkomt met microben van magmatisch beïnvloede hydrothermale ventilatieopeningen van de meer recente kegel die is opgegroeid uit de calderabodem. Het is waarschijnlijk dat een combinatie van verschillende ondergrondse minerale assemblages die worden doorkruist door de circulerende hydrothermale vloeistoffen, helpen bij het vormen van verschillende microbiële gemeenschappen op de caldera-wand.

"Na 20 jaar de Brothers-vulkaan te hebben bestudeerd, dit werk verbaasde me echt omdat ik voor het eerst de punten van magmatische gassen en hydrothermische vloeistoffen tot aan microbiële gemeenschappen kon verbinden", zegt coauteur Cornel de Ronde, Principal Scientist bij GNS Science, Nieuw-Zeeland.

Deze studie beschrijft ook meer dan 90 nieuwe bacteriële en archaeale families, en bijna 300 voorheen onbekende geslachten, benadrukken hoe weinig we weten over de biodiversiteit in deze systemen en hoe de complexiteit van de ondergrondse geologie kan bijdragen aan een hoge microbiële biodiversiteit. Verder, deze sites bevatten veel potentieel diep vertakkende en symbiotische microben waarvan de prospectieve studie zal bijdragen aan ons begrip van de evolutie van het leven op aarde en de interacties die ondergrondse gemeenschappen vormen.

"Ik hoop dat dit werk anderen zal aanmoedigen om die geologie te zien, geochemie en zelfs geofysica kunnen hand in hand gaan met microbiële studies. Je hoeft alleen maar de verschillende stukjes informatie te vertalen in een taal die door iedereen wordt begrepen, dan zul je nieuwe paradigma's ontdekken", zei de Ronde.