Berbicara tentang hal yang tidak diketahui, kita sering memandang ke langit, seolah mencoba melihat dengan mata kita sendiri planet, sistem bintang, dan galaksi yang jauh. Namun, tidak perlu menempuh ribuan tahun cahaya ketika hal yang tidak diketahui terletak di bawah hidung kita. Tentu saja, kita berbicara tentang lautan. Menempati sebagian besar planet kita, lautan adalah rumah bagi berbagai makhluk: beberapa tinggal di dekat pantai, yang lain lebih suka kegelapan yang suram lebih dekat ke bawah. Kita tidak tahu banyak tentang penghuni lapisan bawah samudera yang dekat, tetapi lebih sedikit tentang penghuni batuan dasar. Para ilmuwan dari Universitas Tokyo (Jepang) telah menemukan spesies bakteri baru yang hidup di banyak koloni di dasar lautan selama jutaan tahun. Para ilmuwan percaya bahwa studi tentang organisme ini akan membantu menemukan kehidupan di Mars. Di mana bakteri itu ditemukanapa ciri-ciri mereka dan bagaimana tepatnya penemuan ini berhubungan dengan kehidupan di Mars? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini menunggu kita dalam laporan para ilmuwan. Pergilah.Lapisan atas kerak samudera sebagian besar terdiri dari basal. Sumber basal adalah magma, yang mengeras saat kontak dengan udara atau air setelah erupsi. Di lautan, tempat asal utama basal adalah punggungan laut tengah - serangkaian punggungan yang terletak di wilayah tengah semua lautan. Ketinggian gunung bawah laut ini sekitar 2-3 km dari dataran abyssal (dataran depresi samudera). Bukan rahasia lagi bahwa proses pembentukan basal, sebagai reaksi suhu tinggi, secara tidak langsung menyediakan energi yang cukup untuk mempertahankan kemosintesis, ketika senyawa anorganik berfungsi sebagai bahan bakar untuk sintesis senyawa organik dari CO 2 . Metode nutrisi autotrofik (bahan organik dari anorganik) ini unik untuk archaea (organisme uniseluler non-nuklir) dan bakteri.Di sisi lateral punggungan, sirkulasi cairan kerak dilakukan secara hidrotermal dalam lava basaltik, kelebihan muatan dengan sedimen. Bagian dari lava basaltik di bawah lapisan sedimen disebut basis basaltik (fondasi). Studi sebelumnya tentang bubungan laut berusia 3,5â8 juta tahun menunjukkan bahwa akuifer yang relatif muda ini * dari kerak bumi kaya akan termofil anaerob * dan mesofil aerobik * , yang terlibat dalam sirkulasi hidrogen, karbon, dan belerang.Akuifer * - batuan sedimen dari satu atau lebih lapisan batuan bawah tanah dengan berbagai tingkat permeabilitas air.
Termofil * - organisme yang hidup di tempat yang suhunya di atas 45 ° C.
* â , , 20 45 °C.
Ketika celah-celah batuan diisi dengan mineral-mineral sekunder, intensitas sirkulasi fluida dan reaksi pembentukan basal berkurang, yang berhubungan dengan peningkatan usia kerak. Sebagian besar oksidasi terjadi dalam 10 juta tahun pertama setelah pembentukan kerak bumi, dan ini adalah sekitar 90% dari seluruh litosfer samudera Bumi.Menurut para ilmuwan, mengingat wilayah yang luas dan tidak dapat diaksesnya dasar lautan, studi penuh terhadap strukturnya merupakan proses yang sangat kompleks, bahkan dengan teknologi saat ini. Namun demikian, ada bukti bahwa usia perubahan kerak samudera, yang menunjukkan aktivitas biologis, adalah sekitar 3,5 miliar tahun. Namun, peran aktivitas mikroba dalam asal usul perubahan ini belum dievaluasi sebelumnya.
Dalam karya ini, para ilmuwan menggambarkan hasil analisis sampel yang diperoleh selama ekspedisi IODP (program pengeboran laut terintegrasi dari program pengeboran laut terintegrasi), yang dilakukan di pilin Pasifik Selatan (SPG dari Pesisir Pasifik Selatan ).Analisis sampel menunjukkan adanya sel mikroba dalam smektit kaya zat besi (sekelompok mineral tanah liat yang mencakup montmorillonit, nontronit, beidelite, dll.). Analisis profil lipid dan sekuens DNA dari organisme ini menunjukkan bahwa mereka adalah bakteri heterotrof, yang menunjukkan keberadaan zat organik di basal bawah air.Hasil penelitian
Dalam SPG, laju deposisi cukup rendah, dari mana sedimen jatuh ke bawah hampir sepenuhnya tanpa bahan organik.
Tabel 1: data sampel (mbsf - meter di bawah dasar laut; NS - tanpa sampel; Ma - jutaan tahun).Sampel diambil di tiga daerah dengan usia yang berbeda: U1365 - 104 Ma; U1367 - 33,5 Ma; U1368 - 13,5 Ma.Sedemikian lingkungan * ultra-oligotrophic, terlarut O 2 menembus dari dasar laut ke dasar basal dan mendukung kehidupan mikroba aerobik di seluruh kedalaman deposito.Lingkungan ultra-oligotrofik * adalah lingkungan dengan kandungan nutrisi yang sangat rendah.
Pertama-tama, karakterisasi mineral dari sampel inti dengan retakan dilakukan untuk menentukan keberadaan mineral lempung, biasanya dihasilkan oleh interaksi air-batu suhu rendah (yaitu pelapukan). Analisis difraksi sinar-X mengungkapkan adanya smektit kaya zat besi dalam sampel inti berusia 33,5 Ma dan 104 Ma, tetapi tidak dalam sampel inti 13,5 Ma.Selanjutnya, bagian tipis (U1367F-6R1, U1365E-8R4, dan U1365E-12R2) yang sesuai dengan kedalaman 51, 109.6, dan 121.8 mbsf (meter di bawah dasar laut) disiapkan dari dua sampel ini. Bagian dipelajari oleh pemindaian mikroskop elektron (SEM) dan mikroskop elektron transmisi (TEM). Metode spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) juga digunakan .Smektit yang kaya zat besi ditemukan dalam retakan yang diisi terutama dengan oksidasi hidroksida seladonit dalam sampel U1365E-8R4 dan besi di U1365E-12R2. Sedangkan dalam sampel U1367F-6R115, retakan diisi dengan smektit yang kaya akan zat besi.Dalam U1367F-6R1, dua jenis retakan smektit kaya Fe yang berbeda secara komposisi ditemukan:- tipe pertama mirip dengan yang ditemukan di U1365E-8R4 dan U1365E-12R2 dengan kandungan Mg dan K yang tinggi;
- tipe kedua ditandai dengan kandungan besi yang tinggi, yang biasanya diamati pada smektit kaya Fe dari tanggul hidrotermal air dalam.
Mikroskopi fluoresensi bagian tipis menunjukkan adanya sinyal fluoresensi seluler di area retakan dan vena yang terkait dengan smektit kaya Fe dalam sampel U1365E-8R4 dan U1365E-12R2 (gambar di bawah).
Gambar No. 1: gambar (mikroskop cahaya dan fluoresensi) dari sel-sel yang diwarnai dengan SYBR Green I, dalam retakan yang diisi dengan seladonit dalam U1365E-8R4 ( a ) dan dalam vena yang diisi oxyhydroxides besi di U1365E-12R2 ( b ).Meskipun smektit kaya zat besi dengan kandungan Mg dan K tinggi di U1367F-6R1 sesuai dengan sinyal fluoresensi, tidak ada sinyal fluoresensi yang terdeteksi dalam pembuluh darah yang diisi dengan smektit kaya zat besi di U1367F-6R1.Untuk mengkonfirmasi bahwa sinyal kehijauan dalam gambar ini berasal dari sel mikroba, dan bukan dari bahan autofluoresen, bagian 10 x 10 Ξm dengan ketebalan 3 Ξm disiapkan menggunakan sinar ion terfokus untuk spektrometri massa ion sekunder skala nano (nanoSIMS).Analisis U1365E-8R4 mengungkapkan sinyal 12C14N-, 31P-, dan 32S- yang tumpang tindih pada bintik padat yang diwarnai dengan SYBR Green I, menunjukkan bahwa sinyal kehijauan ini diperoleh dari sel mikroba.
Gambar No. 2: Penilaian populasi sel dalam spesimen yang retak:â U1365E-8R4;
b â , SYBR Green I;
â U1365-8R4 (1010 3 ), nanoSIMS;
d â NanoSIMS 12C14N-;
e â NanoSIMS 31P-;
f â NanoSIMS 32S-;
g â NanoSIMS 28Si-;
h â NanoSIMS 56Fe16O-;
i â - Ga ion image 1010 NanoSIMS 12C14N- , 31P- 32S- .
Sel-sel mikroba terlokalisasi dalam jarak dekat dengan rongga skala mikro dan dikelilingi oleh smektit yang kaya zat besi. Hasil yang sama diperoleh untuk sampel U1365E-12R2.Penggunaan mikroskop elektron pemindaian transmisi (PEM) mengkonfirmasi bahwa sel mikroba secara spasial terhubung dengan lapisan smektit yang kaya zat besi. Dengan adanya hubungan ini dan perbedaan komposisi besar antara smektit yang kaya zat besi dan tanah liat bentonit yang digunakan untuk mengebor lumpur, para ilmuwan menyimpulkan bahwa sel mikroba tidak diperkenalkan dari lumpur pengeboran, yaitu. tidak jatuh ke dalam sampel dari luar.Kombinasi data ini menunjukkan bahwa banyak koloni mikroorganisme hidup di kedalaman dasar lautan (maaf untuk permainan kata-kata). Tahap selanjutnya dari penelitian ini adalah penentuan komposisi mikroba dari koloni-koloni ini.
Gambar No. 3Sesuai dengan afiliasi filogenetik berdasarkan urutan gen 16S rRNA (Gambar No. 3), tiga jenis komunitas mikroba diidentifikasi:- SPG-I ( : 13.5 ). U1368 Îģ- Îĩ- , Arcobacter, Thioreductor, Sulfurimonas Sulfurovum (- / - *) Alteromonas ( *).
* â , .
* â , .
* â , .
- SPG-II (33.5â104 ). U1365 U1367 Îē-, *, Roseateles depolymerans.
* â , .
- SPG-III U1365E-12R2 ( 122 mbsf), Îģ-, Methylococaceae. Methylococaceae, , .
Komunitas mikroba sebelumnya diamati dalam sampel inti dan air dari wilayah Atlantik Utara dari ekspedisi IODP (usia inti 8 Ma), di mana cairan dingin kaya oksigen secara aktif bersirkulasi di fondasi basal yang ditutupi dengan sedimen. Namun, ada perbedaan spesies yang jelas. Komunitas mikroba dalam sampel fluida Atlantik Utara terutama terdiri dari Campylobacterales dan Alteromonadales . Dan dalam sampel baru ada keuntungan yang signifikan dalam arah Alteromonadales , sedangkan perwakilan Campylobacterales berada dalam minoritas yang jelas.Jika kita membandingkan sampel dari situs yang relatif muda (8 dan 13,5 Ma), maka komunitas mikroba hampir identik dengan yang ditemukan dalam sampel dari situs Atlantik Utara. Akibatnya, di Samudra Atlantik dan di Samudra Pasifik, komunitas mikroba yang ditemukan pada kedalaman yang sama di bagian bawah hampir identik.Mengetahui siapa yang hidup di dasar samudera, perlu untuk mengetahui bagaimana organisme ini bertahan di sana, yaitu bagaimana mereka berinteraksi dengan lingkungan.Fondasi pada 13,5 dan 33,5 Ma terutama terdiri dari bantalan lava yang ditutupi dengan endapan dari 12 hingga 17 m. Endapan terdalam di kedua bagian mengandung konsentrasi O2 terlarut yang sama dan nitrat terlarut. Meskipun struktur kerak dan komposisi kimia dari zat pengoksidasi terlarut cukup mirip di kedua daerah, komposisi komunitas mikroba sangat berbeda dalam fondasi 13,5 dan 33,5 Ma. Mineral tanah liat yang terbentuk pada celah / vena selama interaksi air-batu suhu rendah memberikan informasi yang dapat menjelaskan perbedaan antara komunitas-komunitas ini.
Gambar No. 4Dengan demikian, ada dan tidak adanya smektit yang kaya zat besi pada retakan / vena di bagian U1367 dan U1368 menunjukkan bahwa pembentukan smektit kaya zat besi dihambat oleh sirkulasi aktif air laut di U136816.Meskipun pondasi basal pada bagian U1365 termasuk aliran lava, di mana aliran fluida biasanya di antara lapisan lembaran dan tidak di sepanjang tepi pad lava yang didinginkan, komposisi komunitas mikroba mirip dengan yang ditemukan pada bagian U1367, yang konsisten dengan keberadaan smektit kaya-besi di bagian U1365 dan U1367.Fluks panas di bagian bawah U1367 dan U1365 menunjukkan konduktivitas termal sebagai metode utama perpindahan panas. Sementara fluks panas pada U1368 tidak begitu aktif, maka di sini metode transfer panas utama adalah sirkulasi cairan dalam kerak berbatu.Perbedaan ini konsisten dengan usia fondasi di daerah masing-masing, karena sirkulasi cairan dan perpindahan panas umumnya jauh lebih aktif di kerak hangat yang relatif muda (seperti kerak 13,5 Ma di U1368) daripada di yang lebih tua dan karenanya lebih dingin kulit kayu (misalnya, kulit kayu 33,5 Ma di daerah U1367 dan 104 Ma di daerah U1365).Para ilmuwan percaya bahwa kelayakhunian pondasi dikendalikan oleh aliran panas dan fluida, yang cenderung menurun seiring waktu dibandingkan dengan struktur primer kerak bumi. Selain itu, pembentukan smektit yang kaya zat besi dalam fondasi basaltik tampaknya berkorelasi dengan spesies mikroorganisme dalam kerak samudera yang lebih tua.Pemeriksaan yang lebih rinci dari irisan 10x10 mikron, yang disebutkan sebelumnya, menunjukkan bahwa kisaran kepadatan seln x 3,3 x 10 9 sel / cm 3 , di mana n adalah jumlah sel yang ditemukan dalam irisan.Oleh karena itu, dalam sampel U1365E-8R4 dan U1365E-12R2, perkiraan jumlah sel adalah 5,0 Ã 10 10 dan 0,7 Ã 10 10 sel / cm 3 . Akumulasi sel terbatas pada smektit yang kaya zat besi pada antarmuka antara basal dan mineral lainnya.Dalam antarmuka ini, kepadatan sel sangat tinggi dibandingkan dengan kepadatan sel di sedimen terdalam (~ 10 2 sel / cm 3) berbaring di atas fondasi basal pada bagian U1365 dan U136714, dan dibandingkan dengan cairan suhu rendah yang dikumpulkan dari fondasi basal (8 Ma) dari wilayah Atlantik Utara (~ 10 4 sel / cm 3 ).
Gambar No. 5Untuk memverifikasi kebenaran kepadatan sel tertentu, dilakukan spektroskopi-Raman, yang memungkinkan seseorang memperoleh spektrum dari kelompok mikroba-smektit (gambar No. 5).Spektrum diperoleh pada semua antarmuka yang diisi dengan smektit kaya-besi dengan kandungan Mg dan K tinggi di U1367F-6R1, U1365E-8R4 dan U1365E-12R2, tetapi tidak dari U1367F-6R1 dengan smektit kaya besi dan Fe tinggi. Tidak adanya spektrum dalam smektit kaya zat besi mungkin karena pembentukannya dalam gundukan hidrotermal air dalam di dekat punggungan laut tengah.Smectite adalah mineral lempung berbutir halus dengan luas permukaan yang besar untuk adsorpsi zat organik. Karena komunitas mikroba dominan yang ditemukan di basis basaltik 33 dan 104 Ma bersifat heterotrofik, ada kemungkinan bahwa bahan organik yang terkait dengan smektit kaya zat besi membantu mempertahankan kepadatan sel yang tinggi pada antarmuka basaltik.Sampel smektit yang diambil untuk analisis mengandung 22 kali lebih banyak karbon organik daripada yang ditemukan di bagian inti lainnya. Dan ini sepenuhnya menegaskan teori bahwa bahan organik yang terkait dengan mineral merangsang aktivitas heterotrofik mikroorganisme pada antarmuka basal.Untuk seorang kenalan yang lebih mendetail dengan nuansa penelitian ini, saya sarankan Anda melihat laporan para ilmuwan dan bahan tambahan untuk itu.Epilog
Dalam karya ini, para ilmuwan mempelajari sampel dasar lautan kedalaman pengeboran yang berbeda, dan karena itu dari berbagai usia (104, 33,5 dan 15,1 juta tahun). Sampel ternyata kaya akan mikroorganisme, yang kepadatannya di beberapa daerah sekitar 0,7 Ã 10 10 sel / cm 3 . Kemampuan untuk hidup dalam kondisi yang tidak menarik bagi bakteri adalah karena mineral tanah liat di sekitarnya - smektit.Batuan itu mengandung retakan yang diisi dengan smektit, yang pada gilirannya memusatkan nutrisi yang dibutuhkan oleh bakteri.Hasil penelitian ini tidak hanya membantu mengungkap beberapa rahasia dasar lautan, tetapi juga berkontribusi pada penciptaan teknik baru untuk mengungkapkan kehidupan di planet lain. Para peneliti sendiri mengatakan bahwa temuan mereka dapat berguna untuk pencarian di Mars, karena komposisi mineral di dasar lautan kemungkinan mirip dengan komposisi mineral permukaan Mars.Peneliti berniat untuk melanjutkan pekerjaan mereka, tetapi sudah dalam tim dengan perwakilan NASA. Mereka berencana untuk menguji metodologi mereka pada sampel batuan yang diperoleh dari Mars.Terima kasih atas perhatian Anda, tetap ingin tahu dan selamat bekerja, kawan. :)Sedikit iklan :)
Terima kasih untuk tetap bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikan kepada teman Anda, cloud VPS untuk pengembang dari $ 4,99 , analog unik dari server entry-level yang diciptakan oleh kami untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps mulai dari $ 19 atau cara membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).Dell R730xd 2 kali lebih murah di pusat data Equinix Tier IV di Amsterdam? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda!Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mulai dari $ 99! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas c menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?