在里约热内卢大上升中发现的微生物是生命的基础和金属的可能起源

深海铁曼山虫地壳领域

Hybis混合动力车上的机械手臂远程操作的车辆收集Rio Grande崛起的地壳样本。信用:布拉姆利穆尔顿

研究人员对Seamount的铁曼曼松皮中存在的微生物群的第一个大规模调查描述,描述了营养循环和形成金属的细菌和古痤疮。

Rio Grande崛起的丰富生物和矿物多样性,大西洋深处的海山距离巴西海岸约有1,500公里,可能是由于鲜为人知的显微生物生物。

圣保罗大学São海洋研究所(ioo - usp)的研究人员与英国国家海洋学中心的同事合作,调查了居住在海底山锰铁壳上的微生物,得出的结论是,细菌和古细菌可能对维持丰富的当地生命负有责任,除了参与形成地壳中金属的生物矿化过程之外。

在杂志上发表的一篇文章微生物生态学描述了由FAPESP和英国自然环境研究委员会(NERC)资助的研究。

2014年,国际海底管理局(ISA)授予巴西里约热内卢Grande Rise为期15年的矿产开发权。由167个成员国以及欧盟、ISA下授权联合国海洋法公约组织、调节和控制所有mineral-related活动在国际海底区域,对应于一些世界总面积的50%的海洋。

“对该地区的生物多样性或挖掘对其生态系统的影响很少,”IO-USP和本研究主要调查员的教授Vivian Pellizari表示。

该研究是FAPESP支持的专题项目的一部分。本文是Natascha Menezes Bergo的博士研究结果之一,目前是IO-USP的博士后研究实习生。

“虽然称为微生物生物蛋白化的方法是众所周知的,但尚未证明锰的氧化和沉淀,我们不知道它在海洋地区发生了如何发生。然而,在2020年7月,美国研究人员的一篇文章出版了自然显示细菌首次使用锰通过称为化学性的过程将二氧化碳转化为生物量,“参加2018年在英国研究船RRS上的样品收集的Bergo说发现

“这些细菌之一,属于氮素组,存在于DNA我们从Rio Grande崛起收集的地壳样本中提取的序列。这是一个强有力的证据表明,金属不仅仅是通过地质过程形成,而且是通过微生物发挥重要作用的生物过程,“她指出。

地壳中除铁、锰外,还富含钴、镍、钼、铌、铂、钛、碲等元素。例如,钴对可充电电池的生产至关重要,而碲是生产高效太阳能电池的关键输入物。2018年底,巴西向ISA申请延长其大陆架,以包括里约热内卢Grande Rise。

在世界的其他地区,已经使用相同目标研究的类似领域包括Clarion-Clipperton区和Takuy​​o-Daigo Seamount,都在北太地区,以及北大西洋的热带海山。

形成

大高地的面积约为15万公里2它的面积是里约热内卢州的三倍,水深从800米到3000米不等。当今天的非洲和南美洲在1.46亿年前(密亚)到100密亚之间从冈瓦纳超大陆分离出来时,上升岛是一个沉没了约40密亚的岛屿,可能是由于火山的重量、熔岩和构造板块的运动。

在2018年的一次探险中,研究人员从“上升”号的一部分岩石中收集了锰铁外壳和生活在上面的珊瑚骨骼的样本,以及外壳表面的钙质岩石和生物膜。这些生物膜是有结构的微生物群落,被它们分泌的物质包裹着,以保护自己免受诸如缺乏营养或潜在毒素等威胁。

“发现生物膜是一个有趣的惊喜,因为它是一个早期生物矿化过程的指示器,”Bergo说。“我们在生物膜、珊瑚、钙质岩和地壳样本中发现了同样的微生物。唯一的区别是表面的年代。珊瑚比硬壳更新,生物膜更年轻。”

从样品中回收总共666,782个DNA序列。由科学家发现的细菌和古亚群属于已知参与氮循环的群体,其中氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐,因此作为其他微生物的能量来源。除了Nitrospirae,它们还发现了其他原核生物,如亚硝藻族群。样品的测序还揭示了甲烷循环中涉及甲基甲基丙醛和Deltaproteobacteria的基团。

结果放大了科学家对南大西洋海底铁薯面包的微生物多样性和潜在生态过程的理解。他们还将有助于未来调节在RIO Grande崛起的领域可能的采矿活动。

Bergo说:“随着痂皮被移除,当地的循环可能会发生变化,反过来,这也会改变可用的有机物和营养物质的供应,从而改变当地的微生物群和所有与之相关的生命。”“此外,地壳平均每100万年增长1毫米,所以没有时间重新定居。”最近发表了许多关于如何评估和减轻深海采矿影响的研究,这并非偶然。”

参考文献:Natascha Menezes Bergo、Amanda Gonçalves Bendia、Juliana Correa Neiva Ferreira、Bramley J. Murton、Frederico Pereira Brandini和Vivian Helena Pellizari合著的《西南大西洋里约热内卢大海平面深海铁锰地壳区微生物多样性》,2021年1月16日,微生物生态学
DOI:10.1007 / s00248-020-01670-y

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