Bizarre Mikroben in Wüste Höhle entdeckt

Versteckt unter der Wüste im Süden Arizonas ist Kartchner Caverns, ein Labyrinth von abgelegenen, weitgehend unbewohnt unterirdische Gänge und Höhlen, die in ständiger Dunkelheit gehüllt sind. Aber dieses scheinbar verlassenen Höhlensystem tatsächlich spielt Wirt zu einer überraschend vielfältigen Palette von Mikroben, die trotz der extremen Mangel an Licht und Nährstoffe, unterirdische überleben laut einer neuen Studie.

Ein Team von Forschern unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of Arizona in Tucson entdeckt Gemeinschaften von Mikroorganismen, die in den Kalksteinhöhlen des Kartchner Caverns State Park leben. Diese mikrobiellen Ökosysteme gedeihen durch Herausarbeitung begrenzt Nährstoffe in Wasserabfluss, die in die Höhle durch die Risse in der Höhle felsigen außen tropft, sagten die Forscher.

Die unerwartete Entdeckung, veröffentlicht in der Zeitschrift der internationalen Gesellschaft für mikrobielle Ökologie, Online-Sept. 12 könnte dazu beitragen, dass die Wissenschaftler verstehen, wie Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen in extremen Umgebungen überleben. [Extreme Leben auf der Erde: 8 Bizarre Kreaturen]

"Wir erwarten nicht, solch ein blühendes Ökosystem Schlemmen auf die Fetzen tropft in aus der Welt oben zu finden", sagte Julie Neilson, eine Assoziierte Forscherin in der University of Arizona College of Agriculture und Life Sciences, in einer Erklärung. "Am interessantesten ist, dass was wir fanden die Wüste oben Spiegel: eine extreme Umgebung ausgehungert nach Nährstoffen, noch blühende mit Organismen, die auf einzigartige Weise für diese Art von Lebensraum angepasst haben."

Eine andere Umgebung

Leben in der Dunkelheit, die unterirdischen Mikroben sind nicht in der Lage, Photosynthese durchzuführen – der Prozess, der Pflanzen und anderen Organismen verwenden, um Sonnenlicht in Energie umwandeln. Noch, teilte die Arten von Mikroorganismen gefunden in Kartchner Caverns Ähnlichkeiten zu den bekannteren Typen auf der Erdoberfläche die Forscher sagten.

"Wir entdeckten, dass allen wichtigen Akteuren, die ein typisches Ökosystem bilden", erklärt Neilson. "Vom Erzeuger zum Verbraucher, sie sind alle dort, nur nicht mit dem bloßen Auge sichtbar."

Auch ohne solche Artenvielfalt Leben einfach aus dem Wasser tropft in Kartchner Caverns ist eine beeindruckende Leistung, da gibt es ein Mangel an organischem Kohlenstoff — einer der Bausteine des Lebens auf der Erde – innerhalb der Höhle.

"Kartchner einzigartig ist, denn es ist eine Höhle in einer Wüste Ökosystem", sagte Neilson. "Es ist nicht wie die Höhlen in gemäßigten Zonen wie in Kentucky und West Virginia, wo die Oberfläche Wälder, Flüsse und Böden mit dicken organischen Schichten hat, bietet reichlichen organischen Kohlenstoff. Kartchner hat etwa tausendmal weniger Kohlenstoff mit dem Tropfwasser."

Diese höhlenbewohnenden Mikroorganismen zu kultivieren, was wenig Nährstoffe und Energie in den Wassermolekülen aus verwesenden organischen Substanz im Boden oberirdisch gesperrt sind, oder von Mineralien in den Fels Risse gelöst, sagte der Forscher. Die Mikroben haben Mittel zur Verwendung der chemischen Verbindungen, die in der Höhle angepasst – in einigen Fällen sogar Essen Felsen um Energie aus Verbindungen wie Mangan oder Pyrit, Neilson sagte. [7 Theorien über den Ursprung des Lebens]

"Anstatt auf organischem Kohlenstoff, die in der Höhle eine sehr knappe Ressource ist, nutzen sie die Energie in Stickstoff-haltigen Verbindungen wie Ammoniak und Nitrit, Kohlendioxid aus der Luft in Biomasse umzuwandeln" sagte sie.

Suche nach Mikroben u

Um die Höhle versteckten mikrobiellen Gemeinschaften zu enthüllen, die Forscher geschrubbt Stalaktiten und andere Formationen an der Decke des Kartchner Caverns für DNA-Analysen. Gene gefunden in diesen Proben wurden verwendet, um Bakterien und Archaeen zu rekonstruieren – einzellige Mikroorganismen ohne einen Zellkern —, die Leben in den Kalkstein-Aussparungen.

Frühere Studien gezeigt, dass Stalaktiten als Inseln für Höhle Mikroben fungieren, d.h. es gibt wenig Vermischung zwischen Populationen von Mikroorganismen auf verschiedenen Höhlenformationen.

Aus ihrer DNA-Analyse die Forscher begegnet nicht nur ein breites Spektrum von Organismen, die einen komplexen Nahrungsnetz innerhalb der Höhle bilden, sie stolperte auch über einige Mikroben, die wahrscheinlich für die Wissenschaft bisher unbekannt waren.

"Zwanzig Prozent der Bakterien, deren Anwesenheit wir abgeleitet basiert auf den DNA-Sequenzen wurden nicht ähnlich genug, um alles in der Datenbank für uns in der Lage sein, sie zu identifizieren," sagte Neilson. "Auf einer Tropfsteinhöhle, fanden wir einen seltene Organismus in einer mikrobiellen Gruppe namens SBR1093, die etwa 10 Prozent der Bevölkerung auf diese Tropfsteinhöhle enthielten, aber sie vertreten weniger als 0,5 Prozent der Mikroben auf alle anderen."

Der Organismus DNA-Sequenz nur drei Mal in der Geschichte gefunden worden: in einer Art von Sedimentgestein im salzigen Wasser der Shark Bay in Australien; an einem Standort mit Kohlenwasserstoffen in Frankreich kontaminiert; und in einer Kläranlage in Brisbane, Australien, Neilson gesagt.

"Dies deutet darauf hin, dass es gibt viele Mikroben draußen in der Welt, der wir fast nichts wissen," fügte sie hinzu. "Die Tatsache, dass diese Organismen zeigte sich in kontaminierten Böden könnte bedeuten, dass sie Potenzial für Anwendungen wie z. B. Umweltsanierung haben könnten."

Studieren diese Arten von Mikroben helfen Wissenschaftler ihre Widerstandsfähigkeit unter extremen Bedingungen zu verstehen, welche Anwendungen bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten auch haben könnte.

"Wenn Sie denken über die Erforschung von Mars, zum Beispiel, und Sie betrachten diese cleveren Strategien, dass Mikroben sich weiterentwickelt haben und optimiert seit 4 Milliarden Jahren, ich wäre nicht überrascht, wenn wir sie an anderer Stelle gefunden, wenn wir gerade auf der Suche zu halten," studieren Sie Hauptforscher Raina Maier, Professor an der University of Arizona-Abteilung von Boden, Wasser und Umweltwissenschaften , sagte in einer Erklärung.

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