Een onderzoeksteam met hoofdauteur Helena Osterholz van het Leibniz Institute for Baltic Sea Research (IOW) meldt in het laatste nummer van het tijdschrift Nature Communications over mogelijke routes waardoor microbiële gemeenschappen in de voedselarme "diepe biosfeer" kunnen zorgen voor overleving. In verschillende diepe grondwateren is onder meer opgeloste organische stof (DOM) onderzocht. Hun resultaten laten zien dat in de bovenste lagen van het gesteente de meeste labiele materie wordt omgezet. Daaronder domineren mengprocessen. De resterende vuurvaste DOM leidt tot de selectie van een kernmicrobioom dat zich kan voeden met dit moeilijk verteerbare voedsel.

Diep onder de oppervlaktebiosfeer die ons omringt, waar de levenscyclus voornamelijk wordt aangedreven door fotosynthese, bestaat een "diepe biosfeer" die zich enkele kilometers naar beneden in de lithosfeer uitstrekt. Het bevat ongeveer een kwart van de totale wereldwijde microbiële biomassa en levert dus een belangrijke bijdrage aan het koolstofbudget van de aarde. Via diep grondwater komt deze biosfeer in contact met een breed spectrum aan opgeloste organische stof (DOM). Deze DOM vertegenwoordigt theoretisch een belangrijke voedselbron voor micro-organismen. Er is echter weinig bekend over de rol die de samenstelling en de bijbehorende biologische beschikbaarheid van deze stoffen spelen in de voeding van de diepe continentale biosfeer, die over het algemeen wordt gekenmerkt door uitputting van voedingsstoffen en energie, d.w.z. nogal vijandige omstandigheden.

Dit komt niet in de laatste plaats doordat de toegang tot deze wereld buitengewoon moeilijk is. Het Äspö Hard Rock Laboratory aan de Zweedse Baltische kust biedt echter uitstekende onderzoeksomstandigheden. Een 3,6 km lang tunnelsysteem, dat zich gedeeltelijk onder de Oostzee uitstrekt, geeft toegang tot het grondwater in de diepe ondergrond van het Scandinavische schild.

Een Duits-Zweeds team met onderzoekers van de Linnaeus University, Kalmar, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, het Äspö Hard Rock Laboratory, Oskarshamn, Terralogica AB, Carl von Ossietzky University, Oldenburg en de IOW hebben watermonsters genomen van verschillende diepten van dit tunnel.

Afhankelijk van de positie in het tunnelsysteem bemonsterden ze grondwater dat ofwel werd beïnvloed door neerslag of het brakke water van de huidige Oostzee, ofwel in contact stond met zout water uit een eerdere zee. Hun hypothese:de microbiële gemeenschappen in de diepe breuken van het continent worden gevoed vanaf het aardoppervlak - door de DOM. Om dit te testen, vergeleek het team de concentratie en moleculaire samenstelling van DOM samen met stabiele en radiogene koolstof- en waterisotoopniveaus, waterchemie en microbiële gemeenschapsstructuur in spleetwatermonsters van verschillende diepten, leeftijden en oorsprong.

"Door verschillende onderzoeksmethoden toe te passen, konden we aantonen dat de DOM een sterke terrigene signatuur bevat in alle monsters - van recente door de Oostzee beïnvloede tot oude zoute breukwateren van het Fennoscandian Shield, die al meer dan 100.000 in de bodem zijn opgeslagen jaar”, legt zeechemicus Helena Osterholz uit Warnemünde uit. "Maar het is ook opvallend dat er altijd een kernmicrobioom te vinden is, ook al was de chemie van het grondwater totaal anders."

De auteurs schrijven de bevinding toe aan het feit dat op de weg van oppervlakte naar grondwater, de gemakkelijk afbreekbare koolstofverbindingen in de DOM worden afgebroken, waardoor de vuurvaste organische stof overblijft. Deze dominante toevoer van relatief moeilijk verteerbaar organisch materiaal leidde op zijn beurt tot de selectieve vorming van een kernmicrobioom.

Helena Osterholz zegt:"Wat betreft het belang van de DOM in de nutriëntenvoorziening van aquatische systemen, we zijn nog maar aan de oppervlakte. In de diepe biosfeer onder Zweden hebben we kunnen laten zien dat een multi-method benadering nieuwe inzichten oplevert. Dat kan het beste in spannende samenwerkingen als deze, waar microbiologen, geologen en chemici samenkwamen om hun expertise te bundelen." + Verder verkennen

Grondwater, geen ijskappen, is de grootste bron van water op het land en het meeste is oud