Zeebodem als een wereldwijde "zaadbank

Diepe zeesedimenten bevatten kwadriljoenen langlevende bacteriële endosporen

Diep onder de oceaanbodem overleven kwadriljoenen bacteriën als endosporen, herkenbaar aan hun heldere fluorescentie. © Fumio Inagaki / Jamstek
voorlezen

Verborgen reservoir: diep in de oceaanbodem bevinden zich vierenzestig miljoen endosporen - vormen van overleving van bacteriën die enorme tijdsperioden kunnen overleven. Dit reservoir van slapende bacteriën kan tot zes procent van de totale terrestrische biomassa uitmaken, suggereert nieuw onderzoek. De mariene sediment endosporen kunnen fungeren als een langdurige zaadbank voor mariene microben, volgens onderzoekers in Science Advances.

Lange tijd werden de sedimenten diep in de zeebodem als grotendeels levenloos beschouwd. Maar ondertussen heeft boren onthuld dat er een hele lifeworld honderden meters diep onder de grond is - de diepe biosfeer. Zelfs 2500 meter onder de zeebodem hebben onderzoekers levende bacteriën ontdekt. En in de 'kelder' van de continenten zou volgens een huidige schatting een vergelijkbare hoge biodiversiteit kunnen zegevieren.

Overleefde miljoenen jaren

Maar hoe de wezens van de diepe biosfeer erin slagen te overleven onder hoge druk, hoge hitte en extreem gebrek aan energiebronnen is tot nu toe slechts gedeeltelijk opgehelderd. Het is echter duidelijk dat ten minste sommige bacteriën niet diepgaand actief zijn, maar in een staat van persistentie blijven - onder andere als zogenaamde endosporen.

"Bacteriële endosporen zijn bestand tegen de meest extreme omstandigheden, waaronder intense hitte en droogte, " legt Lars Wörmer van het MARUM Center for Marine Environmental Sciences in Bremen en zijn team uit. "Er wordt aangenomen dat ze in bepaalde omstandigheden miljoenen jaren levensvatbaar kunnen blijven." Wanneer de omgevingscondities veranderen, worden de endosporen weer "wakker" en worden ze actief replicerende cellen.

Vanaf 25 meter diepte begint het rijk van sporen

Hoeveel endosporen er diep in de zeebodem van de oceanen zijn en hoe hoog hun aandeel in de hele diepe biosfeer zou kunnen zijn, is nu bepaald door Wörmer en zijn team. Voor hun onderzoek evalueerden ze meer dan 300 monsters van zeesedimenten die werden verzameld van in totaal 15 scheepsexpedities wereldwijd. Deze monsters werden geanalyseerd op hun niveau van dipicolinezuur (DPA), een biomolecuul dat alleen in endosporen voorkomt en daarom hun aanwezigheid en overvloed als biomarkers kan vertonen. tonen

Het resultaat: een groot deel van de diepe biosfeer in de zee heeft de vorm van sporen. Beginnend op een diepte van 25 meter onder de zeebodem, beginnen de endosporen te domineren over de actieve cellen, merkten de onderzoekers op. Ze identificeerden twee subsets van sporen: een jongere, kortere endosporussoort en een langlevende, overvloedige zelfs in diepe oude sedimenten.

"Een enorm biomassareservoir"

Indrukwekkend is echter het enorme aantal endosporen: volgens de berekeningen van de onderzoekers kunnen er alleen al in de bovenste duizend meter zeesediment tussen de 10 hoge 28 en 10 hoge 29 endosporen zijn. In woorden uitgedrukt, zou dit tussen 10.000 en 100.000 kwadriljoen sporen zijn - een onvoorstelbaar groot aantal. De sporen zijn bijzonder overvloedig in de zeebodem van de kustgebieden en de marginale zeeën.

"Onze gegevens identificeren dus de bacteriële endosporen als een enorm biomassareservoir dat tot nu toe grotendeels over het hoofd is gezien", aldus W rmer en zijn collega's. Volgens hun schattingen zouden de mariene endosporen tussen 0, 8 en 6 procent van de totale terrestrische biomassa kunnen uitmaken.

Zaadbank in de metro

Welke rollecologische rol endosporen spelen in hun habitat is nog niet duidelijk. De onderzoekers speculeren echter dat de oudere, meer endosporale endosporen op diepte als een soort zaadbank kunnen fungeren. "De genomische en functionele diversiteit van deze organismen wordt gedurende lange tijd behouden en kan vervolgens dienen om nieuwe habitats te verspreiden, ontkiemen en koloniseren", zeggen de wetenschappers. (Science Advances, 2019; doi: 10.1126 / sciadv.aav1024)

Bron: MARUM - Centre for Marine Environmental Sciences aan de Universiteit van Bremen

- Nadja Podbregar