Gefrorene mikroskopische Welten lebendig wie Erde erwärmt

Wie unser Planet erwärmt, eine Welt im Permafrost gesperrt lebendig wird und Forscher die kleinen Bewohner des gefrorenen Bodens sorgen startet am laufenden Band Treibhausgase, Lupe, die globale Erwärmung.

"Niemand hat was mit Mikroben geschieht, wenn der Permafrost taut, sah", sagte Janet Jansson, ein leitender Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien. Sie führte eine Studie, die aufgezeichnet, was passiert, wenn Stücke von Alaska Permafrost zum ersten Mal in 1.200 Jahren aufgetaut.

"Wir haben jetzt ein Bild, es war nicht wirklich," sagte Jansson, der zusammen mit ihren Kollegen das genetische Material der Mikroben innerhalb eingefroren und aufgetaut Permafrost sequenziert. Auf dem Weg sie entdeckt eine neue Wissenschaft Mikrobe und seine gesamten genetischen Bauplan oder Genom sequenziert.

Permafrost ist ziemlich genau das, was es klingt – Boden, der für Tausende oder sogar Hunderttausende von Jahren eingefroren wurde – und es ist voller Toten Pflanzen und anderen einmal Lebewesen vorhanden, wenn der Permafrost gebildet. Steigende globale Temperaturen Auftauen dieser organischen Substanz, so dass Mikroben zu beginnen, brechen sie ab. Dabei geben sie Treibhausgase, die Kohlenstoff enthalten. Wissenschaftler sind besonders besorgt, dass dieser Prozess sehr viel Methan, Pumpen könnte, die enthält Kohlenstoff und ist ein potenter Welt wärmer, in die Atmosphäre.

Denn es eine Menge von Kohlenstoff im Permafrost versteckt gibt, haben Wissenschaftler befürchtet das Schmelzen es globale Erwärmung verschlimmern könnte. Arktischen Permafrost, dürfte zum Beispiel mehr als 250 Mal die Treibhausgas-Emissionen aus den Vereinigten Staaten im Jahr 2009 enthalten.

Methan munchers

Um herauszufinden, wie Mikroben in einer sich erwärmenden Welt reagieren würde, verwendeten die Forscher Proben von Permafrost sowie die eisigen Schicht darüber, die Taut im Sommer und gilt als die "aktive Ebene," bei Hess Creek, Alaska. [Atemberaubende Fotos von Eis der Antarktis]

Die Forscher dann sequenziert DNA enthalten in den zwei Permafrost Proben, bekannt als Metagenomik Ansatz. Sie hielten dann Proben bei 41 Grad Fahrenheit (5 Grad Celsius), die sie aufgetaut. Sie untersuchte den genetischen Inhalt wieder zwei Tage später und sieben Tage später. Sie Maßen auch die Konzentration der Gase durch die Proben.

Sie sahen einen ersten Ausbruch von Methan nach zwei Tagen. Nach sieben Tagen hatten die Methan-Konzentration deutlich verringert. Die Proben emittiert auch immer größere Mengen an Kohlendioxid; im Gegensatz zu Methan es nicht absetzen.

Mit Hilfe des genetische Beweis, konnten die Forscher in der Lage zu sehen, wie die bakteriellen Gemeinschaften in den Proben im Vergleich zueinander und dem aktiven Layer, und wie sie im Laufe der Zeit verändert.

Sie fanden DNA Vertreter der methanbildenden Bakterien während der gesamten Studie präsentieren. Aber die genetische Beweise, die sie in den Proben fanden hallte Herbst Methan. Nach zwei Tagen Methan-Essen Mikroben zu steigen begann, und fuhr fort, also bis zu sieben Tage zu tun.

Es sagte möglich, dass Methan fressende Bakterien etwas das Methan produziert durch ihre Gegenstücke ausgeglichen könnte, wenn der Permafrost in einem größeren Maßstab schmilzt, Jansson. "Es wird ganz besondere Umweltszenario während der Schneeschmelze abhängen."

Faktoren wie die Geschwindigkeit des Tauwetters und der Menge der organischen Substanz im Boden wird diese Dynamik beeinflussen, sagte sie. Aus den Daten war es nicht klar, ob alles das Kohlendioxid entfernt wurde.

Auf den ersten unterschiedlich wenn gefroren, die Gemeinschaften von Mikroorganismen in den zwei Proben, obwohl sie aus dem Boden 9,8 Fuß (3 Meter) auseinander gekommen waren. Aber in der folgenden Woche wurde die Mikrobe-Community-Profile von jeder Probe mehr einander ähnlich, und beide kamen zu dem der aktiven Ebene ähneln.

"Ich schätze, dass wir nicht was wussten uns erwarten würde, aber wir sagen können, dass die Verschiebung rapid war", schrieb sie in einer e-Mail.

Aus der Masse der DNA sie sequenziert, die Forscher in auf einem methanbildenden Mikrobe, geschliffen und montiert seine Entwurf Genom oder genetischen Bauplan.

"Dieses Organismus war ganz anders als alles, was vorher kultiviert oder in der Literatur beschrieben worden", sagte sie.

Es war ziemlich reichlich vorhanden; etwa 2 Prozent der DNA-Sequenzen, die sie in den Proben gefunden gehörte zu diesem Organismus. Dadurch wird es wahrscheinlich dieses Organismus spielt eine Schlüsselrolle in der Herstellung von Methan, sagte Jansson.

Dieser Mikrobe hat noch keinen Namen, aber es ist unter einem Haufen winterhart.

"Einige dieser Organismen sahen wir auf andere Bakterien, die bekanntermaßen resistent gegen Strahlung oder Austrocknung (Austrocknung) verwandt sind," sagte sie. "Es gibt uns einen Hinweis, wie diese Organismen in der Lage, 1.000 Jahre im minus 2 Grad C (28,4 ° F) zu überleben." [Die rauesten Umgebungen auf der Erde]

Um zu überleben, finden die Mikroben wahrscheinlich Orte wo sich verstecken kann, so wie in den Filmen von Salzwasser, die Einfrieren nicht.

Sie können folgen LiveScience Senior- Autor Wynne Parry auf Twitter @Wynne_Parry . Folgen Sie LiveScience für die neuesten Wissenschaftsnachrichten und Entdeckungen auf Twitter @livescience und auf Facebook .