Når fisk laver lort, drysser afføringen til havbunden som en slags ’havets sne’. På bunden mæsker bakterier sig i det organiske materiale, der daler ned fra oven.
Derved sørger bakterierne for, at organiske molekyler, fra det der engang var dyr og alger, bliver genindført i klodens kulstofkredsløb.
Men bakterier er ikke alene i havbunden. De deler pladsen med encellede organismer kaldet 'arkæer' (se faktaboks), der udgør en tredjedel af Jordens mikroorganismer og er en meget stor del af mikroorganismerne i havbunden.
Danskere kaster lys over arkæer
Forskere ved, at nogle grupper arkæer omdanner det neddryssende organiske materiale til drivhusgassen metan, men mange af de andre arkæer har hidtil haft en ukendt rolle i havbunden.
Det ændrer et nyt dansk studie på.
»Der findes grupper af arkæer i havbunden, hvis antal dominerer blandt mikroorganismerne i sedimentet. De laver ikke metan, og hidtil har vi ikke haft den fjerneste idé om, hvad de lavede dernede. Men vores forskning viser, at arkæerne har en nøglerolle i nedbrydningen af proteiner i havbunden,« fortæller en af hovedforfatterne i det nye studie, postdoc Lars Schreiber fra Aarhus Universitets Center for Geomikrobiologi.
Studiet er netop offentliggjort i det velansete videnskabelige tidsskrift Nature.
Ændrer ikke ved kulstofkredsløbet
Da 70 procent af Jordens areal befinder sig under havets overflade, er det yderst interessant for forskere at vide, hvad der ultimativt sker med dødt organisk materiale i havet:
Bliver det begravet i havbundens mudderlag, kaldet sedimentet, på ubestemt tid, eller bliver det samlet op af mikroorganismer og genindført i Jordens kulstofkredsløbet, der er den evige biokemiske cyklus af kulstof mellem landjorden, havet og luften?
Hidtil har forskere troet, at bakterier i sedimentet var alene om at genindføre kulstof i Jordens kredsløb. Men det nye studie viser, at bakterierne i virkeligheden tager en stor del af æren fra arkæerne, der også guffer løs af de døde fisk og alger.
»Det ændrer som sådan ikke på vores forståelse af balancen i kulstofkredsløbet. Det døde organiske materiale bliver stadig begravet i havbunden. Men det ændrer på forståelsen af, hvad der sker med det organiske materiale i havbunden,« siger Lars Schreiber.
Studerede arkæernes genom
Forskerne har i deres studie undersøgt genomer fra arkæer, de havde fisket op fra bunden af Aarhus havn.
\ Fakta
Arkæerne er det tredje af de tre domæner, som livet er opdelt i. De to andre er bakterierne og eukarioterne, der indbefatter alle dyr, planter og svampe. Arkæerne er encellede organismer og adskiller sig fra bakterierne blandt andet i opbygningen af cellemembranerne og i deres metabolisme. Mange arkæer lever i ekstreme miljøer på Jorden såsom i termodynamiske væld, svovlsøer og lignende.
Arkæerne i havnen er for en stor dels vedkommende de samme, som findes over hele kloden.
Studiet viste overraskende, at de undersøgte arkæer havde gener for proteinnedbrydende enzymer (proteaser), som mikroorganismerne udskiller i havbunden.
»Studiet af arkæerne fortæller os noget om deres metabolske formåen. Det er første gang, at nogen kan vise, at arkæerne har proteaser, der kan blive udskilt i nærmiljøet og dermed aktivt være med i nedbrydningen af organisk materiale på havbunden. På grund af arkæernes store antal i havbunden, er det utroligt interessant, at vi nu finder ud af, hvordan de spiller ind i kredsløbene her og dermed også har indflydelse på kredsløbene over hele kloden,« siger Lars Schreiber.
Først muligt at undersøge nu med ny teknik
Den nye opdagelse har ikke været mulig at gøre før nu.
Mange arkæer bruger flere år på at formere sig, hvilket gør det umuligt for forskere at dyrke nok af dem i laboratoriet til at lave normale gensekventeringer, som kræver genetisk materiale fra mange individer.
Lars Schreiber benyttede sig til gengæld af en teknik, kaldet ’single cell genomics’, der først er blevet udviklet inden for de seneste fem til ti år.
Med single cell genomics kan forskerne gå ind og studere den genetiske opbygning af en enkelt celle.
»Det er førte gang, at nogen benytter single cell genomics på mikroorganismer fra havbunden. Det er derfor også første gang, at vi kan få et indblik i, hvad arkæerne laver her, og hvilken økologisk rolle de har. Det giver os en langt bedre mulighed for at forstå, hvilken stor rolle havbundens bakterier og arkæer spiller i de globale stofkredsløb,« siger Lars Schreiber.
Kollega er begejstret
Professor Ronnie Glud fra Biologisk Institut ved Syddansk Universitet, der selv forsker i havbundens bakterier, er begejstret for de nye forsknignsresultater.
»Det er i høj grad interessant. Et af de centrale spørgsmål om sedimenters biogeokemi er, hvem der er de vigtige aktører, og hvad de forskellige grupper af mikroorganismer foretager sig i sedimentet – og hvorledes de processer, som de katalyserer, vekselvirker. Hvis vi skal forstå, hvordan havets kemi ændres og reguleres, er det vigtigt at forstå de enkelte processer i havbunden.«
»Single-cell genomics er endnu et stærkt nyt værktøj til at se, hvem der er tilstede hvor og hvornår, og hvilke processer de enkelte mikroorganismer er ansvarlige for. Selv vil jeg nok ikke direkte komme til at anvende teknikken, men det er oplagt, at der er nogle spændende muligheder for samarbejde på tværs af fagfelter,« kommenterer han på det nye studie.
