Ako biste pogodili morsko dno i nastavili putovati dolje, naletjeli biste na ekosustav za razliku od bilo kojeg drugog na zemlji. Ispod nekoliko stotina metara morskog sedimenta nalazi se Zemljina kora: debeli slojevi stijene lave koji protječu pukotinama koje prekrivaju oko 70% površine planeta. Morska voda teče kroz pukotine, a ovaj sustav rijeka vezanih stijenama ogroman je: to je najveći vodonosnik na zemlji, koji sadrži 4% globalnog volumena oceana, kaže Mark Lever, ekolog koji proučava anaerobni (bez kisika) biciklizam ugljika na Aarhusu Sveučilište u Danskoj.
Podvodna kora možda je i najveći ekosustav na zemlji, prema novom istraživanju Levera, objavljenom ovog mjeseca u časopisu Science . Sedam godina inkubirao je 3, 5 milijuna godina staru bazaltnu stijenu sakupljenu s 565 metara ispod oceanskog dna - dubinu gotovo dvije složene Eiffelove kule - i pronašao žive mikrobe. Ti mikrobi žive daleko od uspešnih bakterijskih zajednica na grebenima srednjeg okeana i preživljavaju polako probijanjem sumpora i drugih minerala u energiju.
No, koliko je velik ovaj kemijski sustav ekosustava koji u potpunosti opstaje bez kisika? Ako su rezultati iz njegovog uzorka, prikupljeni ispod morskog dna uz obalu države Washington, slični onima koji su pronađeni diljem planete, tada bi raznolike mikrobne zajednice mogle preživjeti u cijeloj oceanskoj kori, pokrivajući dvije trećine zemljine površine i potencijalno proći milja duboko.
Podvodna kora ima puno prostora i minerala bogatih energijom - dobrodošlo potencijalno stanište za veliku mikrobnu zajednicu - „ali nemamo pojma kako izgleda ekosustav“, kaže Julie Huber, mikrobiološka oceanografkinja iz morske biološke laboratorije u Woods Holeu, Massachusetts. "Markovi dokazi upućivali bi na to da je to vrlo drugačiji svijet."
Mikrobi koji dobivaju energiju iz minerala, a ne od sunčeve svjetlosti, daleko su od rijetkih. Najpoznatije od ovih takozvanih kemoautotrofičnih ili kemosintetskih bakterija su one koje se nalaze na hidrotermalnim otvorima u dubokom moru. Neke od ovih bakterija žive simbiozno s divovskim glistama, školjkama i školjkama, pružajući kemijski proizvedenu energiju tim većim organizmima dok „udišu“ vodu bogatu sumporom koja izbacuje iz oduška - za razliku od toga kako biljke pretvaraju sunčevu svjetlost u energiju na površini. Kemosintetski mikrobi se nalaze i u truleži i kiselo siromašnoj gomili solnih močvara, mangrova i morske trave - „bilo gdje gdje imate smrdljivog crnog blata, možete imati hemoautotrofiju“, kaže Chuck Fisher, biolog iz dubokog mora iz Pennsylvanije Državno sveučilište u College Parku.
Ali ono što razlikuje Leverove mikrobe podvodnog dna je to što oni uopće ne koriste kisik. Simbiotske bakterije na hidrotermalnim otvorima često se opisuju kao "život bez sunčeve svjetlosti", ali oni se i dalje neizravno oslanjaju na sunčevu svjetlost pomoću kisika proizvedenog od sunca u kemijskoj reakciji za stvaranje energije. Kemosintetski mikrobi u močvarnim močvarima hrane se raspadajućim biljkama i životinjama, koji su svoju energiju dobili od sunčeve svjetlosti. Čak se i duboki morski sediment nakuplja iz mnoštva mrtvih životinja, biljaka, mikroba i fekalnih peleta koji se oslanjaju na svjetlosnu energiju.
Mikrobi okeanske kore, s druge strane, u potpunosti se oslanjaju na molekule koje ne sadrže kisik, a koje su izvedene iz stijene i potpuno su uklonjene iz fotosinteze, poput sulfata, ugljičnog dioksida i vodika. "U tom smislu, to je paralelni svemir, jer radi na drugačijoj vrsti energije", kaže Lever. Te molekule pružaju puno manje energije od kisika, stvarajući svojevrsno sporo kretanje mikroba. Dakle, umjesto da se brzo dijeli i raste poput mnogih bakterija na bazi kisika, Fisher sumnja da se mikrobi u Zemljinoj kori mogu podijeliti jednom svakih stotinu ili tisuća godina.
Hidrotermalni otvor, prekriven cjevastim crvima, crpi sumporni dim na hrptu Juan de Fuca. Mikrobi oceanske kore skupljeni su stotinama metara ispod morskog dna ispod istog grebena. (Foto putem Sveučilišta u Washingtonu; NOAA / OAR / OER) Ali to što su spori, ne znači da su i neuobičajeni. "Ima puno podataka da se ispod površine nalazi velika, vrlo produktivna biosfera", kaže Fisher.
Pored toga, veličina mikrobne populacije u različitim područjima kore može se uvelike razlikovati, napominje Huber. Kroz svoje studije o tekućini koja je pronađena između pukotina u kore, kaže da u nekim područjima tekućina sadrži otprilike isti broj mikroba kao i standardna dubokomorska voda sakupljena na dubinama oceana od 4000 metara: oko 10 000 mikroba stanica po mililitru. U ostalim regijama, poput grebena Juan de Fuca u Tihom oceanu, gdje je Lever pronašao svoje mikrobe, manje je stanica, oko 8000 mikroba po mililitru. A u drugim regijama, kao što je u neoksigeniziranoj tekućini duboko u hidrotermalnim otvorima, može ih biti oko 10 puta više.
Ne razlikuje se samo broj mikroba ovisno o lokaciji, već je moguće da se u različitim vrstama kore nalaze različite vrste mikroba. "Različite vrste stijena i različite vrste kemije trebale bi rezultirati različitim vrstama mikroba", kaže Andreas Teske, ekolog dubokog mora mikroba na Sveučilištu Sjeverna Karolina u Chapel Hillu i koautor na Leverovom radu. Greben Juan de Fuca relativno je vruće područje koje obiluje novom stijenom, koja ima tendenciju da se sastoji od više reaktivnih minerala i na taj način može pružiti više energije. Ostali dijelovi kore su stariji, sastavljeni od različitih minerala i hladniji. A u nekim krajevima voda s kisikom dopire do pukotina.
Upravo ta infiltrirajuća morska voda čuva ovaj podsistem ekosustava od postojanja u potpuno zasebnoj ravnini od našeg kisikovim. "Kora igra značajnu ulogu u utjecaju na kemijski sastav oceana i atmosfere, što u konačnici utječe na cikluse na zemlji", kaže Lever . Neki od spojeva stvorenih od mikroba okeanske kore iz stijena su topljivi u vodi i s vremenom će ući u ocean. Sumpor je, na primjer, prisutan u magmi - ali nakon što ga mikrobi iskoriste za energiju, pretvara se u sulfat. Zatim se otopi i postaje važna hranjiva tvar u lancu prehrane u oceanu.
Leverov nalaz mikrobne zajednice u kori mogao bi katalizirati znanstvenu zajednicu da odgovori na ta pitanja. Na primjer, koje vrste mikroba se nalaze tamo , djeluju li međusobno kroz pukotine u stijeni i koju ulogu imaju u biciklizmu minerala i hranjivih tvari? Na neki način to je vrlo osnovni istraživački rad. "Mnogo toga što radimo na morskom dnu slično je onome što trenutno radimo na Marsu", kaže Huber. "Kontrola znatiželjnika vrlo je slična upravljanju ROV-om pod oceanom."
Saznajte više o dubokom moru s Smithsonianovog portala o oceanima.
