Бактериальные рифы
Морские ученые обнаружили огромные рифы микроорганизмов, питающихся метаном, которые имеют большое значение для глобального углеродного цикла.
Метан, ключевой компонент природного газа, считается важным парниковым газом и производится в больших количествах на суше - в основном на рисовых полях и в коровьем желудке - и в море, глубоко под морским дном. Достаточно метана и в придонных водах крупнейшего в мире бескислородного морского бассейна - Черного моря. И именно сюда отправилась группа ученых во главе с Вальтером Михаэлисом из Гамбургского университета, чтобы выследить микроорганизмы, способные дышать метаном без доступа кислорода.
С исследовательской подводной лодкой «Яго» они отправились на глубину 230 метров на западе Крымского полуострова и обнаружили огромный риф среди колонн, холмов и конкреций. Пузырьки газа непрерывно текли через структуры рифа, некоторые из которых были до четырех метров в высоту и один метр в ширину. Они состояли из плотных матов микроорганизмов, поддерживаемых внутри известковыми отложениями карбонатов. Карбонат, как и сероводород, является побочным продуктом окисления метана сульфатом, которого много в морской воде.
Рифообразующие микроорганизмы в Черном море оказались родственными археям и бактериям, которые ученые уже обнаружили в 2000 году над залежами газогидратов в море. Это был симбиоз, который возник в виде крошечных скоплений тысяч клеток на богатом метаном морском дне, а теперь обнаружен в богатых газом местах по всему миру.
Жители Черного моря также способны превращать большое количество метана в сульфат и использовать его в качестве источника углерода для своего роста. Путем непосредственного окрашивания клеток специфическими генными зондами Катрин Книттель и Армин Гизеке из Института морской микробиологии им. Макса Планка в Бремене обнаружили, что микроколонии архей, поедающих метан, и сульфатредуцирующих бактерий образуют плотные маты, пересекаемые мелкими микроколониями. вены есть. Эти крошечные каналы, по-видимому, способствуют обмену питательными веществами и метаболитами и впадают в более крупные полости и открытые пространства в известняковых глубинах рифовых структур.
Гигантские бактериальные рифы являются первым живым доказательством того, что органическое вещество в геосистеме Земли также могло возникнуть - путем хемосинтеза - без кислорода и растительной биомассы. Ученые давно спорят о том, играл ли метан роль питательного вещества и топлива в ранней истории жизни на Земле миллиарды лет назад. Предыдущая теория утверждает, что только дышащие кислородом микроорганизмы способны эффективно использовать метан.
Но кислород появился только после эволюции и распространения растительной жизни, какой мы ее знаем сегодня. Поэтому Антье Боэтиус из Института Альфреда Вегенера в Бремерхафене подозревает: «Возможно, первоначальными обитателями Земли в течение длительного периода земной истории были микроорганизмы, подобные тем, которые мы нашли в Черном море: симбиоз клеток, которые без кислорода используют метан как питательное вещество может расти."
Эти микроорганизмы тогда были бы недостающим звеном в цепи метанового цикла, который был очень ранним в геологической истории. Это должно было состоять из четырех стадий: бактериальная фиксация углекислого газа солнечным светом без образования кислорода, разложение фотосинтетической биомассы ферментерами, производство метана метаногенными археями и дыхание метана без кислорода археями, питающимися метаном.
Общество Макса Планка (MPG) является учреждением фундаментальных исследований, финансируемым в основном федеральным правительством и правительствами штатов. Он управляет примерно восемьюдесятью институтами Макса Планка.