Хребти морського дна океану всіяні тріщинами, званими гідротермальними джерелами, які викидають в океан гарячі глибинні рідини Землі, що містять сірководень, метан і водень.
Навколо теплої периферії цих динамічних дозаторів поживних речовин юрмиться ціла купа голодних і таємничих мікробів, які використовують хімічні речовини, що поширюються з вентиляційних отворів, щоб процвітати за відсутності сонячного світла чи достатньої кількості кисню .
Але це можуть бути не єдині ніші, створені вентиляційними отворами, в яких мікроби живуть.
Нове дослідження виявило рід під назвою Sulfurimonas, який може не тільки процвітати навколо гідротермальних джерел, він також може жити в більш холодних і насичених киснем шлейфах, що розливаються вище.
Ці димчасті хмари можуть простягатися вгору на сотні метрів і назовні на кілометри. Вони виникають, коли гаряча магма змішується з холодною морською водою, і містять зовсім інше меню хімікатів, ніж гідротермальні джерела, з яких вони випливають.
Відомо, що Sulfurimonas є домінуючим гравцем навколо гідротермальних жерл, легко виживаючи в теплій та збідненій киснем воді та використовуючи сульфід, що виділяється з жерл, для отримання енергії, але ці нові відкриття свідчать про те, що деякі види еволюціонували, щоб справді піднятися разом із шлейфами.
Попередні дослідження брали зразки вершин гідротермальних шлейфів і виявили генетичні ознаки Sulfurimonas, але вважалося, що бактерії насправді не ростуть у хмарі. Вважалося, що шлейфи були занадто холодними та насиченими киснем.
«Передбачається, що бактерії були змиті туди з середовища, пов’язаного з вентиляційними отворами морського дна», — пояснює морський мікробіолог Массіміліано Моларі з Інституту Макса Планка в Німеччині.
«Але ми задалися питанням, чи дійсно шлейфи можуть бути підходящим середовищем для деяких членів групи Sulfurimonas».
Відбір проб гідротермальних шлейфів є складною роботою. Це вимагає експедицій у віддалені частини океану, де межі тектонічних плит поступово розсуваються.
Ці регіони нелегко знайти, і навіть якщо вони знайдені, взяти зразки гідротермального шлейфу складно, коли він лежить на глибині понад 2500 метрів під арктичним морським льодом або білими шапками бурхливих хвиль.
Поточне дослідження є першим, яке безпосередньо перевіряє, чи є верхівки цих шлейфів відповідним середовищем існування для Sulfurimonas.
Зразки відбирали в центральній частині Північного Льодовитого океану, а також уздовж Південної Атлантики.
Секвенування генома виявило один конкретний вид під назвою Sulfurimonas pluma, який був «у всьому світі поширений і активний у холодних (нижче 0 до 4 градусів Цельсія), насичених киснем і багатих воднем гідротермальних шлейфах».
На відміну від інших видів Sulfurimonas, геном S. pluma показав ознаки аеробного метаболізму, для росту якого потрібен кисень.
Бактерія також, здається, втратила здатність відновлювати нітрати, які рід зазвичай використовує замість кисню, коли живе навколо гідротермальних джерел.
Потрібні подальші дослідження, щоб з’ясувати, які метали та сполуки сприяють росту S. pluma в майже замерзаючих шлейфах дрейфуючих матеріалів, але, згідно з новими результатами, це, здається, придатне середовище для життя та розмноження бактерій.
Вважається, що інші ознаки бактерій у гідротермальних шлейфах походять із навколишньої морської води, а не з гідротермальних джерел. Це може бути правдою щодо S. pluma, але також може бути так, що ця бактерія є «перехідним» видом. Це може пояснити, як деякі з найдавніших форм життя в океані ( віком, можливо, понад 4 мільярди років ) еволюціонували, щоб відійти від гідротермальних джерел і зробити свій дім деінде.
«Ми вважаємо, що гідротермальний шлейф не тільки розсіює мікроорганізми з гідротермальних джерел, але він також може екологічно з’єднати відкритий океан із середовищами існування морського дна», — каже Моларі.
«Наш філогенетичний аналіз припускає, що Sulfurimonas pluma могла походити від предка, пов’язаного з гідротермальними джерелами, який набув більшої толерантності до кисню, а потім поширився через океани».
Моларі та його колеги кажуть, що їхні відкриття відкрили «нові парадигми в мікробній екології» моря, відкриваючи нову нішу для великої кількості бактерій, які зустрічаються в океанах по всьому світу.
