Τα βασικά σημεία του άρθρου
- Νέες αναλύσεις ιζημάτων από ερευνητικό σκάφος στην Ερυθρά Θάλασσα αποκαλύπτουν ότι τα αρχέγονα μικρόβια των βυθών ενδέχεται να κρατούν το κλειδί για το πώς αναπτύχθηκε η ζωή στον πλανήτη πριν καν υπάρξει οξυγόνο.
- Αυτά τα ακραιόφιλα φαίνεται να οξειδώνουν το ελεύθερο μαγγάνιο και τον σίδηρο μετατρέποντάς τα σε ορυκτά, προσφέροντας «μια σπάνια ματιά στο πώς ενδέχεται να λειτουργούσε η πρώτη ζωή στη Γη».
- Τα ιζήματα των υποθαλάσσιων λιμνών άλμης ήταν εξαιρετικά πλούσια σε μεταλλικά στοιχεία, με την κατανόηση του τρόπου συσσώρευσής τους να συμβάλλει στην καθοδήγηση της μελλοντικής εξερεύνησης φυσικών πόρων.
Νέες αναλύσεις ιζημάτων από ερευνητικό σκάφος στην Ερυθρά Θάλασσα αποκαλύπτουν ότι τα αρχέγονα μικρόβια των βυθών ενδέχεται να κρατούν το κλειδί για το πώς αναπτύχθηκε η ζωή στον πλανήτη πριν καν υπάρξει οξυγόνο.
Οι θαλάσσιοι οικολόγοι συνήθιζαν να τις αποκαλούν «μαύρες πισίνες του θανάτου». Μόλις πριν από μία δεκαετία, οι γαλαζοπράσινες υποθαλάσσιες λίμνες υπεραλμυρού νερού (brine pools) στα βάθη των ωκεανών θεωρούνταν νεκρές ζώνες που στερούνταν οξυγόνου, παρά τον πλούτο των εξαιρετικά παράξενων και αλλόκοτων «ακραιόφιλων» οργανισμών που οι βιολόγοι είχαν εντοπίσει να ζουν στις παρυφές τους.
Κι όμως, κάτι ήταν ζωντανό μέσα σε αυτές τις εξαιρετικά αλμυρές υποθαλάσσιες λίμνες και τώρα οι ερευνητές ανακάλυψαν στοιχεία για μια άλλοτε ενεργή πισίνα υπεραλμυρού νερού, τα υπολείμματα της οποίας ενδέχεται να εξηγήσουν πώς επιβίωσαν ορισμένες από τις πρώτες πρωτόγονες μορφές ζωής στη Γη κατά τη διάρκεια των αιώνων, πριν το αέριο οξυγόνο γίνει πιο άφθονο.
Σύμφωνα με τη νέα τους μελέτη, η οποία πραγματοποιήθηκε με τη συμμετοχή επιστημόνων πάνω στο ερευνητικό σκάφος (R/V) OceanXplorer, αυτά τα ακόμη πιο ακραία ακραιόφιλα κατάφεραν να μετατρέψουν αυτή την «ανενεργή» πλέον λίμνη υπερ-αλμυρού νερού στην Ερυθρά Θάλασσα σε σπίτι τους, πριν από περίπου 2.000 έως 16.000 χρόνια.
Πριν από τη Μεγάλη Οξείδωση
Είδη όπως αυτά, όπως ανέφερε η ομάδα στη δημοσίευσή της στο επιστημονικό περιοδικό AGU Advances, ενδέχεται να αποτελούσαν «έναν πρώιμο μηχανισμό παραγωγής ενέργειας στη Γη πριν από το Γεγονός της Μεγάλης Οξείδωσης». Με άλλα λόγια, αυτά τα μικρόβια πιθανότατα προετοίμασαν το έδαφος για την κολοσσιαία εισροή οξυγόνου που ξεχύθηκε στην ατμόσφαιρα της Γης από τους ωκεανούς της, πριν από 2,4 έως 2,1 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτά τα ακραιόφιλα -στα οποία περιλαμβάνονται νέες μορφές «βακτηρίων της βλέννας» (slime bacteria) της ομάδας Myxococcota, καθώς και το εξίσου ιδιαίτερο γένος Nitrospira, το οποίο επίσης σχηματίζει στρώματα βλέννας – φαίνεται να οξειδώνουν το ελεύθερο μαγγάνιο και τον σίδηρο μετατρέποντάς τα σε ορυκτά. Η συμπεριφορά αυτή προσφέρει «μια σπάνια ματιά στο πώς ενδέχεται να λειτουργούσε η πρώτη ζωή στη Γη», παρέχοντας παράλληλα ένα πολύτιμο στοιχείο για τον εντοπισμό περισσότερων εξαφανισμένων λιμνών άλμης.
Τα βάθη της άλμης
Η Morgan Chakraborty, υποψήφια διδάκτορας θαλάσσιων γεωεπιστημών στη Σχολή Θαλάσσιων, Ατμοσφαιρικών και Γεωεπιστημών Rosenstiel του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι, εργάστηκε πάνω στη νέα μελέτη μαζί με τον σύμβουλό της, Καθηγητή Sam Purkis, τους ακαδημαϊκούς τους συνεργάτες και τον μη κερδοσκοπικό οργανισμό OceanX. Το ερευνητικό σκάφος R/V OceanXplorer της OceanX -καθώς και το τηλεκατευθυνόμενο υποβρύχιο όχημα (ROV) Mariner XL Argus που διαθέτει– πραγματοποίησαν τρεις αποστολές μεταξύ 2020 και 2023 για να εξερευνήσουν πέντε πισίνες υπερ-αλμυρού νερού.
Δύο από αυτές τις τοποθεσίες αποδείχθηκαν οι πιο χρήσιμες για την έρευνα:
- Η πρώτη ήταν μια ενεργή υποθαλάσσια πισίνα άλμης, με την ονομασία «NEOM», στον Κόλπο της Άκαμπα (στο βόρειο άκρο της Ερυθράς Θάλασσας, ανάμεσα στο Ισραήλ, τη Σαουδική Αραβία, την Ιορδανία και την Αίγυπτο), σε βάθος περίπου 1.770 μέτρων κάτω από τη στάθμη της θάλασσας.
- Η δεύτερη ήταν η λεγόμενη πισίνα «Hume», σε βάθος 1.370 μέτρων στη ρηγματώδη ζώνη της βόρειας Ερυθράς Θάλασσας.
«Όπως και η πισίνα NEOM, η συγκεκριμένη τοποθεσία φέρει όλα τα χαρακτηριστικά μιας ενεργής πισίνας υπερ-αλμυρού νερού», έγραψαν η Chakraborty, ο Purkis και οι υπόλοιποι συγγραφείς της μελέτης. Η υποθαλάσσια κοιλότητα της Hume περιλάμβανε ιζηματογενή στρώματα πλούσια σε σκελετούς ανθρακικού ασβεστίου από μικροσκοπικά πολυκύτταρα ζώα (μεταζώα), καθώς και μια «έντονα αποχρωματισμένη «ακτή», η οποία είχε ομοιότητες με τις έντονα χρωματισμένες μικροβιακές ζώνες που περιβάλλουν την πισίνα NEOM».
«Το μόνο στοιχείο που λείπει από αυτή την τοποθεσία είναι η ίδια η άλμη… Επομένως, θεωρούμε ότι η δεύτερη αυτή τοποθεσία, το “Βάθος Hume”, αποτελεί μια εξαφανισμένη πισίνα», ανέφεραν οι ερευνητές.
Αλμυροί «χαρακτήρες»
Ίσως γίνεται πλέον σαφές γιατί πρόκειται για ένα έργο στο οποίο ηγήθηκαν θαλάσσιοι γεωεπιστήμονες και όχι θαλάσσιοι βιολόγοι. Η Chakraborty, ο Purkis και οι συνεργάτες τους συνέλεξαν δείγματα ιζημάτων αναμεμειγμένα με οργανική ύλη τόσο από την πισίνα Hume όσο και από την πισίνα NEOM. Στην περίπτωση της Hume, τα δείγματα περιλάμβαναν σκελετούς εχινόδερμων και άλλα μικροσκοπικά απολιθώματα. Στην περίπτωση της NEOM, εφάρμοσαν μεταγονιδιωματικές τεχνικές για να μάθουν περισσότερα για το DNA των ακραιόφιλων οργανισμών που εξακολουθούν να ζουν εκεί.
Η ομάδα κατέφυγε επίσης σε μια παρόμοια τεχνική, τη μετα-μεταγραφομική (metatranscriptomics), προκειμένου να κατανοήσει καλύτερα πώς εκφράζονται στην πραγματικότητα τα γονίδια αυτών των ακραιόφιλων. Τα αποτελέσματα οδήγησαν στη διαπίστωση ότι πολλά από αυτά τα ακραιόφιλα μικρόβια, όπως αυτά της ομάδας Candidatus Brocadiae, συλλέγουν και οξειδώνουν ορυκτά, πιθανότατα ως έναν τρόπο παραγωγής ενέργειας ελλείψει επαρκούς πρόσβασης σε οξυγόνο.
«Συνδυαστικά, τα δεδομένα μας υποδεικνύουν ότι παρόμοιες διεργασίες ήταν πιθανό να συμβαίνουν και σε άλλες αρχαίες λεκάνες γιγαντιαίων αποθεμάτων αλατιού», κατέληξαν οι ερευνητές.
«Θησαυρός» πολυτίμων μετάλλων
Ωστόσο, οι ερευνητές πραγματοποίησαν επίσης γεωχημικές αναλύσεις, διαπιστώνοντας ότι τα ιζήματα των υποθαλάσσιων λιμνών άλμης ήταν εξαιρετικά πλούσια σε μεταλλικά στοιχεία, όπως μαγγάνιο, σίδηρο, μολυβδαίνιο και χαλκό, με συγκεντρώσεις που ορισμένες φορές ήταν πάνω από 100 φορές υψηλότερες σε σύγκριση με τα ιζήματα εκτός αυτών των λιμνών. Η ομάδα εκτιμά πλέον ότι αυτά τα μικρόβια ενδέχεται να λειτουργούν και ως φυσικοί συσσωρευτές ορισμένων πολυτίμων μετάλλων.
«[Πολλά] από αυτά τα μέταλλα είναι απαραίτητα για τις τεχνολογίες καθαρής ενέργειας, και η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συσσωρεύονται θα μπορούσε να συμβάλει στην καθοδήγηση της μελλοντικής εξερεύνησης φυσικών πόρων», εξήγησαν οι ερευνητές.