Eeuwenoude lavagrotten op Hawaï bevatten duizenden nog onbekende bacteriesoorten
Vulkanische habitats in Hawaï kennen een grote bacteriële diversiteit, en onder die bacteriën zijn er ook veel nog niet ontdekte soorten, zo blijkt uit een nieuwe studie. De onderzochte lavagrotten en fumarolen lijken op wat ooit op Mars kan bestaan hebben en de bacteriële gemeenschappen die er leven, bieden aanwijzingen over hoe leven kan bestaan in extreme omstandigheden. Uit de studie blijkt ook dat er nog veel te ontdekken valt over tot nu toe onbekende bacteriën op aarde.
Het Amerikaanse team verzamelde 70 stalen van verschillende sites op het 'Groot Eiland' van Hawaï, onder meer uit geothermale openingen of fumarolen - openingen in de aardkorst waaruit warme tot zeer hete waterdampen en vulkanische gassen ontsnappen - en uit 'jonge' en 'oude' lavagrotten en lavatunnels, die respectievelijk minder dan 400 jaar en tussen 500 en 800 jaar oud zijn.
De onderzoekers sequenceten het ribosomaal RNA - het RNA uit de ribosomen, de eiwitfabriekjes van de cellen - in de stalen en konden zo de diversiteit en relatieve hoeveelheid van de bacteriële klassen in elk staal meten.
De netwerken van de samen voorkomende bacteriën gaven ook aanwijzingen over hoe deze bacteriën met elkaar kunnen interageren.
Verrassend daarbij was dat een groep bacteriën die Chloroflexi (of Chloroflexota) genoemd worden, vaak 'netwerksoorten' zijn, wat betekent dat ze verbonden zijn met veel andere soorten en meestal een centrale ecologische rol spelen in de microbiële ecosystemen.
Over veel Chloroflexi-soorten is weinig geweten en verder onderzoek zal volgens de auteurs nog niet eerder ontdekte soorten blootleggen en ook welke rol die soorten spelen in deze extreme omgevingen.
"Deze studie wijst op de mogelijkheid dat oudere afstammingslijnen van bacteriën, zoals het fylum Chloroflexi, belangrijke ecologische 'jobs' kunnen hebben", zei eerste auteur van de studie doctor Rebecca Prescott van de University of South Carolina, de University of Hawaiʻi at Mānoa en het NASA Johnson Space Center.
"De Chloroflexi zijn een extreem diverse groep van bacteriën, die veel verschillende rollen spelen in veel verschillende omgevingen, maar ze zijn niet goed bestudeerd en dus weten we niet wat ze doen in deze gemeenschappen. Sommige geleerden noemen dergelijke groepen 'microbiële donkere materie' - de onzichtbare en niet bestudeerde micro-organismen in de natuur".
Meer interacties in extremere omstandigheden
Het team had verwacht dat de sites met de meest onherbergzame omstandigheden - de geothermale sites waar hete waterdamp en vulkanische gassen ontsnappen - een lagere diversiteit zouden kennen dan de meer gevestigde en leefbare lavatunnels en grotten.
En hoewel de diversiteit inderdaad lager lag, was het team verrast vast te stellen dat de interacties binnen deze gemeenschappen complexer waren dan op plaatsen met een hogere diversiteit.
"Dat brengt ons tot de vraag of extreme omgevingen bijdragen tot het creëren van meer interactieve microbiële gemeenschappen, met micro-organismen die meer afhankelijk zijn van elkaar?", zei Prescott. "En als dat het geval is, wat is het dan in verband met deze extreme omgevingen dat hiertoe bijdraagt?"
Aangezien Chloroflexi en een andere klasse die Acidobacteria genoemd wordt, in bijna al de locaties aanwezig waren, is het mogelijk dat zij een belangrijke rol spelen in deze gemeenschappen. Maar deze groepen waren niet de meest voorkomende bacteriën, en de individuele gemeenschappen van de verschillende sites vertoonden grote verschillen in de diversiteit en de complexiteit van de microbiële interacties.
Meer vragen dan antwoorden
De huidige studie, gebaseerd op het gedeeltelijk sequencen van één gen, kan de soorten microben en hun rol in de gemeenschappen niet precies vaststellen. Er zijn dus meer studies nodig om de individuele soorten die aanwezig zijn, te helpen blootleggen en om de rol van die bacteriën in het milieu beter te begrijpen.
"Al met al helpt onze studie duidelijk te maken hoe belangrijk het is om microben te bestuderen in hun samenhang, in plaats van hen alleen op te kweken als geïsoleerde individuen", zei Prescott. "In de natuur groeien microben niet geïsoleerd. In de plaats daarvan groeien, leven en interageren ze met veel andere micro-organismen in een zee van chemische signalen van die andere microben. Dat kan de expressie van hun genen veranderen en een invloed hebben op wat hun 'jobs' zijn in de gemeenschap."
Naast de inzichten die ze kan bieden over het leven op Mars in het verleden of zelfs in de toekomst, kan de studie van bacteriën uit vulkanische milieus ook nuttig zijn om te begrijpen hoe microben basalt - vulkanische rots - omzetten in vruchtbare grond, en ook bijdragen tot de kennis over biosanering, biotechnologie en het duurzaam beheer van grondstoffen, zo zeggen de onderzoekers.
De studie van de onderzoekers van verschillende Amerikaanse universiteiten en andere instellingen is gepubliceerd in Frontiers in Microbiology. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van Frontiers.
