もしあなたが海底にぶつかって下に旅を続けるなら、あなたは地球上で他とは違った生態系にぶつかります。 数百メートルの海底堆積物の下には地球の地殻があります。溶岩の厚い層が割れており、惑星の表面の約70％を覆っています。 海水は亀裂を通って流れ、この岩に囲まれた小川のシステムは巨大です。地球上の最大の帯水層であり、世界の海洋量の4％を含んでいます。デンマークの大学。
また、今月Scienceに発表されたLeverの新しい研究によると、海底下地殻は地球上で最大の生態系である可能性があります。 7年間、彼は海底565メートルから集められた350万年前の玄武岩をインキュベートしました-ほぼ2つの積み重ねられたエッフェル塔の深さ-そして生きている微生物を見つけました。 これらの微生物は、中央海の繁栄する細菌群集から遠く離れて生きており、硫黄や他のミネラルをゆっくりとエネルギーに変えて生き延びます。
しかし、完全に酸素なしで生き残るこの化学的に燃料を供給された生態系はどれくらい大きいのでしょうか？ ワシントン州沖の海底下から収集された彼のサンプルの結果が惑星全体で見つかったものと類似している場合、多様な微生物群集が海洋地殻全体で生き残り、地球の表面の3分の2を覆い、深いマイル。
海底下の地殻には多くの空間とエネルギーに富む鉱物があり、大きな微生物群集にとって歓迎すべき潜在的な生息地です。マサチューセッツ州ウッズホール。 「マークの証拠は、それが非常に異なる世界であることを示しているでしょう。」
日光ではなく鉱物からエネルギーを得る微生物は、珍しいものではありません。 これらのいわゆる化学独立栄養細菌または化学合成細菌の中で最もよく知られているのは、深海の熱水噴出孔に見られるものです。 これらの細菌の一部は、巨大なチューブワーム、ムール貝、アサリと共生し、植物が太陽光を表面でエネルギーに変換するのとは異なり、通気孔から噴出する硫黄に富んだ水を「呼吸」するため、これらの大きな生物に化学的に生成されたエネルギーを提供します。 ペンシルベニアの深海生物学者であるチャック・フィッシャーは、化学合成微生物は、塩性湿地、マングローブ、海草藻場の腐敗や酸素欠乏の泥にも見られます。カレッジパークの州立大学。
しかし、レバーの海底下の微生物の違いは、酸素をまったく使用しないことです。 熱水噴出孔の共生細菌は、しばしば「日光のない生命」と呼ばれますが、化学反応で太陽が生成する酸素を使用してエネルギーを生成することにより、間接的に日光に依存しています。 塩性湿地の化学合成微生物は、日光からエネルギーを得た植物や動物を分解します。 深海の堆積物でさえ、光エネルギーに依存する死んだ動物、植物、微生物、および糞の詰め合わせから蓄積されます。
一方、海洋地殻微生物は、硫酸塩、二酸化炭素、水素など、岩に由来し、光合成から完全に除去された非酸素含有分子に完全に依存しています。 「その意味では、異なる種類のエネルギーで動作するという点で、それは平行宇宙です」とレバーは言います。 これらの分子は酸素よりもはるかに少ないエネルギーを供給し、一種の微生物の遅い食物の動きを作り出します。 そのため、フィッシャーは、多くの酸素ベースのバクテリアのように素早く分裂して成長するのではなく、地球の地殻内の微生物が百年または千年に一度分裂するのではないかと疑っています。
チューブワームで覆われた熱水噴出孔が、フアンデフカ海Ridgeに黒い硫黄煙を噴出します。 海洋地殻微生物は、この同じ尾根の下の海底下で数百メートル収集されました。 （ワシントン大学経由の写真; NOAA / OAR / OER） しかし、それらが遅いからといって、珍しいというわけではありません。 「水面下には非常に生産性の高い大規模な生物圏があるというデータがたくさんあります」とフィッシャーは言います。
さらに、地殻のさまざまな領域の微生物集団のサイズは大きく異なる可能性がある、とHuberは述べています。 彼女は、地殻の亀裂の間にある液体に関する研究を通して、一部の地域では、液体は海深4, 000メートル（2.5マイル）で収集された標準的な深海水とほぼ同じ数の微生物を含むと言います：約10, 000微生物ミリリットルあたりの細胞。 レバーが彼の微生物を見つけた太平洋のフアン・デ・フカ海otherのような他の地域では、細胞がより少なく、ミリリットルあたり約8, 000微生物です。 また、熱水噴出孔の深い非酸素化流体などのその他の地域では、約10倍以上になる可能性があります。
位置によって異なるのは微生物の数だけではありません。異なる種類の地殻に異なる微生物種が見つかる可能性があります。 ノースカロライナ大学チャペルヒル校の深海微生物生態学者でレバーの論文の共著者であるアンドレアス・テスケは、次のように述べています。 Juan de Fuca Ridgeは、比較的反応性の高い鉱物でできているため、より多くのエネルギーを供給することができる、新しい岩がはじける比較的高温の地域です。 地殻の他の部分は古く、異なる鉱物で構成されており、より低温です。 また、一部の地域では、酸素を含んだ水が亀裂に到達します。
この潜水海水が、この海底下の生態系を酸素化された海面とは完全に別の面に存在させないようにします。 「地殻は海洋と大気の化学組成に影響を及ぼし、最終的に地球のサイクルに影響を与える上で重要な役割を果たします 」とレバーは言います。 岩石から海洋性地殻微生物によって作られた化合物のいくつかは水溶性であり、最終的に海洋に入ります。 たとえば、硫黄はマグマに存在しますが、微生物がエネルギーに使用すると、硫黄に変換されます。 その後、溶解して 海洋食物連鎖の重要な栄養素になります。
地殻内の微生物群集のレバーの発見は、これらの質問に答える科学界を触媒する可能性があります。 たとえば、どのような種類の微生物がどこで見つかったか、岩の相互接続された亀裂を通じて相互作用しますか？また、鉱物と栄養塩の循環でどのような役割を果たしますか？ ある意味では、それは非常に基本的な探索作業です。 「私たちが海底で行うことの多くは、現在火星で行っていることと似ています」と、フーバーは言います。 「好奇心を制御することは、海洋でROVを操作することに非常に似ています。」
スミソニアンの海洋ポータルから深海の詳細をご覧ください。
