Stærk syre skaber hjem for artsrige samfund
Syre og tungmetaller i en nedlagt mine er ikke noget, man normalt vil forbinde med diversitet og artsrigdom - men det er ikke desto mindre, hvad forskere har fundet i en nedlagt mine. Inden for kort afstand fandt forskerne tre forskellige samfund - små selvstændige verdener - med hvert sit mylder af mange forskellige mikrobielle beboere, der kan få stor industriel interesse.
”Det er mirakuløst at finde så mange forskellige organismer i så fjendtligt et miljø,” siger postdoc Richard R. Sprenger fra Institut for Biokemi og Molekylær Biologi.
Sammen med professor og institutleder på samme institut, Ole Nørregaard Jensen, har han bidraget med at identificere og analysere proteinerne i de mange organismer, som et internationalt forskerhold har udforsket i den gamle, spanske kviksølvmine Los Rueldos, der blev forladt i 1970'erne. Inde i minen findes der pytter med samme ekstremt lave pH-værdi som i vores mavesyre, og omgivelserne udgøres af tungmetaller som bly og arsen. Sollys og ilt er der ikke noget af, og i det hele taget burde ingen livsformer kunne trives her.
Lige bortset fra en række ekstremofile organismer altså. Ekstremofil betyder ”elsker af det ekstreme”, og det er i sandhed, hvad de nyfundne organismer er. Der er tale om primært bakterier og archaea (en gruppe livsformer, der er lige så små som bakterier, men som er lige så forskellige fra bakterier som dyr og planter er det).
”Endnu mere interessant er det at se, at disse organismer lever i små samfund - unikke økosystemer - hvor de vekselvirker med hinanden”, siger Richard R. Sprenger.
Aldrig set så mange mikrober før
”Det er første gang, at forskere påviser, at så mange mikrober kan organisere sig i slim-måtter i ekstreme miljøer. Der er mindst 40 forskellige mikroorganismer i disse økosystemer, og proteinanalyserne viste bl.a., at de er optimerede til at udnytte de grundstoffer, næringsstoffer og mineraler, som er tilgængelige i dette ekstreme miljø”, fortæller Ole Nørregaard Jensen.
Mikroorganismerne i de iltfattige dele af økosystemet overlever ved at have specielle stofskifte- og respirationsprocesser, som omsætter f.eks. svovl, kvælstof og brint. Andre slags mikrober kan bevæge sig rundt i økosystemet og findes overvejende i nærheden af overfladen af slimmåtten. Ved hjælp af proteinanalyserne kan forskerne også se hvor meget, hver enkelt organisme bidrager med af fx enzymaktivitet og således i detaljer beskrive de enkelte ”ingredienser” i mikroorganismernes aktiviteter.
Forskningen er et samarbejde mellem Syddansk Universitet og Oviedo Universitetet i Spanien, og forskerne har offentliggjort deres fund i det ansete tidsskrift ISME Journal.
Inden for kort afstand fandt forskerne tre små unikke samfund – det ene lå endda oven på et andet, men dog så skarpt adskilt, at der er tale om to forskellige. Alle tre samfund er omgivet af en slimet biofilm, som samfundenes beboere formentlig danner for at beskytte sig mod det ekstremt syreholdige miljø omkring dem.
”Mikroorganismernes evne til at omsætte stoffer er der stor interesse for. Det vil fx være interessant at aflure deres teknik og overføre den til fx at rense vand for tungmetaller. Der er stor industriel og farmaceutisk interesse for ekstremofile evner”, forklarer Richard R. Sprenger.
Han peger også på, at hans og Ole Nørregaard Jensens protein-analyser af de fundne organismer gør det muligt at identificere de mekanismer, som organismerne udfører i fællesskab i deres små samfund, og som kan have interesse for den industrielle og farmaceutiske industri.
Danskernes protein-analyser har afsløret, at mange af de fundne organismer adskiller sig så meget fra allerede beskrevne organismer, at der måske er tale om nyopdagede ekstremofile organismer.
En af de nyfundne archaea adskiller sig væsentligt fra de andre ved at være overraskende lille. Den måler blot ca. 20 nanometer (0,0002 mm i diameter), og det burde faktisk være for lille til overhovedet at kunne eksistere; der burde ikke være plads til det maskineri, der som minimum skal til for at en celle kan udføre alle sine funktioner.
Så små organismer blev første gang beskrevet i 2006, da forskere udforskede et lignende syrerigt miljø i Richmond minen i Californien. DNA-analyser indikerer, at der er tale om to forskellige nano-organismer, og forskerne vil nu forsøge at finde ud af, hvad deres rolle i de små slim-indpakkede samfund er.
Kontakt
Ole Nørregaard Jensen: jenseno@bmb.sdu.dk, telefon: 6550 2368.
Richard Sprenger: richards@bmb.sdu.dk, telefon: 6550 2407.
Foto er fra den nedlagte kviksølvmine (University of Oviedo).
Ref:Microbial stratification in low pH oxic and suboxic macroscopic growths along an acid mine drainage, The ISME Journal advance online publication, 16 January 2014; doi:10.1038/ismej.2013.242