As primeiras imagens NanoSIMS de célula única deste sistema foram usadas para mostrar quais fontes de alimentos os micróbios (retratados aqui) usavam. Cores mais quentes indicam que mais de uma determinada fonte de alimento foi usada. Barra de escala de 3 μm. Crédito:Trembath-Reichert et al.
O subseafloor constitui um dos maiores e menos estudados ecossistemas da Terra. Embora se saiba que a vida sobrevive nas profundezas dos fluidos, rochas, e sedimentos que compõem o fundo do mar, os cientistas sabem muito pouco sobre as condições e a energia necessárias para sustentar essa vida.
Uma equipe de pesquisa interdisciplinar, liderado pela ASU e pela Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), procurou aprender mais sobre este ecossistema e os micróbios que existem no subseafloor. Os resultados de suas descobertas foram publicados recentemente em Avanços da Ciência , com a professora assistente da Escola de Exploração Terrestre e Espacial da ASU e geobióloga Elizabeth Trembath-Reichert como autora principal.
Para estudar este tipo de ecossistema remoto, e os micróbios que o habitam, a equipe escolheu um local chamado North Pond no flanco oeste da crista mesoatlântica, um limite de placa localizado ao longo do fundo do Oceano Atlântico.
North Pond, em uma profundidade de mais de 14, 500 pés (4, 500 metros) tem servido como um local importante para cientistas do fundo do mar por décadas. Mais recentemente, foi perfurado a centenas de metros através dos sedimentos e da crosta pelo Programa Internacional de Descoberta do Oceano em 2010 para criar pontos de acesso para estudar a vida e a química abaixo do fundo do mar.
Com o apoio da National Science Foundation, a Fundação Gordon e Betty Moore, e o Centro de Investigações da Biosfera de Energia Escura, a equipe coletou amostras de fluido da crosta terrestre dos observatórios do fundo do mar de poços com o veículo operado remotamente Jason II no navio de pesquisa Atlantis.
Essas amostras únicas do imaculado, o fundo do mar basáltico frio foi então trazido de volta ao laboratório e analisado usando um espectrômetro de massa de íons secundários em nanoescala (NanoSIMS), que foi usado para medir sua composição elementar e isotópica.
Trembath-Reichert com Olivia Nigro da Hawaii Pacific University no navio de pesquisa Atlantis depois que as primeiras amostras de fluidos (nas caixas de plástico transparentes) chegaram ao convés dos observatórios do fundo do mar. Crédito:Kelle Freel
"Nossos experimentos usam rastreadores especializados que só podem ser observados se um microrganismo comer algo no buffet de opções que oferecemos, "explica Trembath-Reichert." Se virmos esses rastreadores nos micróbios, então sabemos que eles devem ter estado ativos e comendo durante nossos experimentos e temos uma ideia de quais fontes de alimento eles podem usar para sobreviver. "
Por meio dessas análises, a equipe descobriu que a comunidade microbiana submarina está ativa e pronta para comer, apesar de um ambiente com baixa biomassa e condições de baixo carbono.
"Os micróbios que estudamos são extremamente adaptáveis e são capazes de ganhar a vida no que parece ser um ambiente realmente hostil para os habitantes da superfície, como nós, "diz Trembath-Reichert.
Uma das descobertas mais surpreendentes foi como os microrganismos usam o dióxido de carbono. Trembath-Reichert e sua equipe esperavam que os microorganismos usassem o dióxido de carbono amplamente disponível da maneira que as plantas fazem, ao "fixá-lo" em outras formas de carbono orgânico que eles podem usar para crescer. Mas as descobertas sugerem que os micróbios neste ambiente isolado com poucos nutrientes estavam sendo mais astutos.
Trembath-Reichert operando o guincho para o amostrador de água CTD, que era usado para trazer fluidos do fundo do oceano até o navio. Crédito:Ben Tully
"Nossa teoria é que esses micróbios estão sendo engenhosos e usando o dióxido de carbono diretamente como um bloco de construção, sem ter que convertê-lo em uma fonte de alimento primeiro, "diz Trembath-Reichert." E isso pode ter implicações importantes para o ciclo de carbono do oceano profundo. "
"Este trabalho destaca o quão pouco sabemos sobre o estilo de vida dos micróbios da crosta oceânica e a importância de realizar experimentos com limites de detecção sensíveis, como NanoSIMS, "acrescenta a autora sênior Julie Huber do WHOI.
As próximas etapas para Trembath-Reichert e sua equipe são projetar experimentos para entender melhor a diversidade completa de maneiras pelas quais o dióxido de carbono pode ser usado por micróbios. Como uma fonte de alimento mais facilmente disponível para microorganismos, eles estarão investigando as maneiras pelas quais o dióxido de carbono pode ser usado para a sobrevivência e crescimento no maior aqüífero da Terra abaixo do fundo do mar.
