I den kystnære havbund er der omkring 1 million levende celler per kubikcentimeter. Men i den dybe biosfære og især her i oceanernes ørken, er der meget få celler.

Derfor bliver vi nødt til at ekstrahere cellerne fra sedimentet, før vi kan tælle dem.

Vi opslemmer en smule sediment, ryster cellerne fri af partiklerne, og adskiller de to ved hjælp af en densitetsgradient. Cellerne opsamler vi på et filter og vi tilsætter en markør der binder til dna. Det gør at cellerne lyser klart op under et fluorescensmikroskop og kan tælles. Det er et meget stort arbejde at tælle cellerne. For hver at de 400 prøver vi indsamler ombord tæller vi 300 "fields of view" i mikroskopet. Det er kun en tredjedel af prøverne vi når at tælle ombord. Resten må gøres senere.

Heldigvis har vi haft forholdsvis stille vejr på ekspeditionen, for det er noget af en udfordring at sidde i timevis ved mikroskopet når det hele ruller.

Hvem er de og hvad lever de af?

For at lære mere om hvilke typer organismer, der findes i de forskellige sedimentlag og hvad de lever af, anvender vi en hel række metoder. De fleste af disse studier kommer til at løbe over mange måneder eller endda år.

Ombord har fokus været at indsamle og præservere prøver til de forskellige analyser og at få etableret forskellige langtidseksperimenter.

En af de gængse mikrobiologiske metoder er at opdyrke cellekulturer. Sedimentet kommes i små flasker med forskelligt medie med et specifikt substrat, og efter nogen tid ser vi på hvilke organismer der trives på det givne substrat.

Mikroorganismer tilbydes simpelthen kun én specifik type føde og så ser man om nogen kan leve af det. Herefter kan man så isolere de enkelte typer organismer og videre beskrive dem.

Mikroorganismerne identificeres ved hjælp af molekylære teknikker

De fleste mikroorganismer i den dybe biosfære vokser imidlertid meget langsomt. Vi ved ofte intet om, hvad de lever af og det er umuligt for os at dyrke dem i laboratoriet, idet deres stofskiftehastighed per celle er 1000 gange lavere end det, vi kalder hvilestofskiftet i en laboratoriekultur. Derfor tyer vi til molekylære teknikker til at identificere organismerne vha. deres dna.

Cellerne mærkes med specifikke dna-prober

En teknik er såkaldt "Fluorescence In Situ Hybridization (FISH)". Her tilsætter vi en specifik molekylær markør til prøverne.

Markøren binder specifikt til dna i forskellige grupper af organismer. Under et fluorescerende lys kan vi så adskille de markerede celler fra de øvrige, og derved tælle os frem til hvor stor en andel af den mikrobielle population der tilhører den givne gruppe. Prøverne til disse analyser skal præserveres på en helt bestemt måde, så cellerne forbliver intakte, men så det samtidigt er muligt at få dna-proberne ind igennem cellemembranerne.

Ombord har vi fikseret et stort antal prøver, som vi arbejder videre med hjemme i de forskellige laboratorier.

Cellernes dna fortæller hvad de kan lave

FISH-metoden forudsætter en vis forhåndsviden om organismerne, så vi kan fremstille de specifikke dna-prober.

For at udforske hele den stort set ukendte population i havbunden, ser vi på cellernes dna.

Ved at ekstrahere dna fra sedimentet kan vi ud fra tilstedeværelsen af forskellige funktionelle gener, få et billede af hvilke typer organismer der findes.

Vi er ikke udstyret til at ekstrahere og analysere dna ombord på Joides Resolution, men vi har nedfrosset (-80^oC) et meget stort antal prøver som vil holde mange af os beskæftigede i flere år frem.

Selvom vi ved at se på dna kan fastslå, at en bestemt type celle er til stede i sedimentet, ved vi ikke om de celler også foretager sig noget.

For at måle hvor aktive de er, hvor hurtigt de omsætter de forskellige energikilder og hvad og hvor hurtigt de inkorporerer stoffer i deres biomasse, har vi etableret en lang række inkubationer med radioaktive og stabile isotoper.

Igen er mange af disse inkubationer udfordrende langtidsstudier, og analyserne meget specialiserede.

Kan vi være sikre på at vi får fat i de rigtige?

Når vi studerer mikrobiologien og stofomsætningen i havbundskernerne, er det vigtigt, at vi kan være helt sikre på, at de mikroorganismer, vi har i vores prøver, rent faktisk er dem, der er i de relevante sedimentlag nede i havbunden, og ikke nogen vi introducerer under prøvetagningen.

Det er ikke muligt at anvende sterile redskaber til selve boringen af kernerne. De plastikrør, vi bruger, er ikke sterile, men især borevandet er en stor kontamineringskilde. For at dokumentere hvordan det påvirker kernerne, tilsætter vi løbende et markørstof (perfluromethylcyclohexane) til borevandet.

Så snart kernerne er i laboratoriet udtager vi små prøver hele vejen ned igennem dem og analyserer for indholdet af dette stof.

Hvis stoffet findes inde midt i kernerne, ved vi, at den del af kernerne ikke er god, men potentielt er kontamineret med mikroorganismer fra overfladevandet.

Vi kan ikke undgå at den ydre del af sedimentkernerne er kontaminerede af plastikrøret og borevandet. Men generelt er den centrale del af kernerne intakte og kan anvendes til vores studier.

Ekspeditionen lakker nu mod enden

De sidste to måneder har vi udforsket havbunden på syv stationer i et system - det sydlige Stillehavs subtropiske gyre - der dækker 10% af jordens overflade, eller 15% af havets overflade.

Før denne ekspedition var det det største havbundsområde der endnu ikke var blevet indsamlet dybe havbundskerner fra.

Vi har i løbet af ekspeditionen akkumuleret et meget stort datasæt, og allerede fået en stor viden og forståelse af hvordan dette unikke økosystemet ser ud og fungerer.

Men arbejdet fortsætter i flere år frem. Vores viden vil især blive suppleret med resultaterne af de mange mikrobiologiske analyser, og vi skal også hjem og arbejde videre med flere analyser af sedimentet og geokemien og især med tolkningen af de mange data.

Og hvad har vi så lært?

Ja, det kan jeg desværre ikke røbe.

Før vores resultater er udkommet i videnskabelige tidsskrifter, holder vi kortene tæt ind til kroppen.

Men jeg kan fortælle, at ekspeditionen har været en stor succes. Vi har fået et unikt indblik ind i en hidtil uudforsket verden. Det vil med sikkerhed give et stort afkast i form af ny viden og videnskabelige publikationer i de kommende år. Vi vil fremme vores forståelse for livet omkring os og kunne svare på mange videnskabelige spørgsmål.

Men især vil vi forhåbentlig kunne stille endnu flere interessante spørgsmål til videre udforskning.

Britta Gribsholts profil på Aarhus Universitets hjemmeside