by την αρχική έκδοση του αυτή η ιστορία εμφανίστηκε σε Περιοδικό Quanta.
Οι επιστήμονες έχουν συνειδητοποιήσει ότι στο έδαφος και στους βράχους κάτω από τα πόδια μας υπάρχει μια τεράστια βιόσφαιρα με παγκόσμιο όγκο σχεδόν διπλάσιο από όλους τους ωκεανούς του κόσμου. Λίγα είναι γνωστά για αυτούς τους υπόγειους οργανισμούς, που αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος της μικροβιακής μάζας του πλανήτη και των οποίων η ποικιλομορφία μπορεί να υπερβαίνει αυτή των μορφών ζωής που ζουν στην επιφάνεια. Η ύπαρξή τους εγκυμονεί ένα μεγάλο αίνιγμα: Οι ερευνητές έχουν συχνά υποθέσει ότι πολλά από αυτά τα υπόγεια βασίλεια είναι νεκρές ζώνες με έλλειψη οξυγόνου, που κατοικούνται μόνο από πρωτόγονα μικρόβια που διατηρούν το μεταβολισμό τους σε αργό ρυθμό και διατηρούν ελάχιστες ποσότητες θρεπτικών συστατικών. Θεωρήθηκε ότι καθώς αυτοί οι πόροι εξαντλούνται, το υπόγειο περιβάλλον θα έπρεπε να χάσει τη ζωή σε μεγαλύτερα βάθη.
Σε νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε τον Ιούνιο στο Επικοινωνίες για τη φύση, οι ερευνητές παρουσίασαν στοιχεία που αμφισβητούν αυτές τις υποθέσεις. Σε δεξαμενές υπόγειων υδάτων 200 μέτρα κάτω από τα πεδία ορυκτών καυσίμων της Αλμπέρτα του Καναδά, ανακάλυψαν άφθονα μικρόβια που παράγουν απροσδόκητα μεγάλες ποσότητες οξυγόνου ακόμη και απουσία φωτός. Τα μικρόβια παράγουν και απελευθερώνουν τόσο πολύ από αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν «σκοτεινό οξυγόνο» που είναι σαν να ανακαλύπτουμε «την κλίμακα του οξυγόνου που προέρχεται από τη φωτοσύνθεση στο τροπικό δάσος του Αμαζονίου», δήλωσε η Κάρεν Λόιντ, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Τενεσί που δεν ήταν μέρος του η μελέτη. Η ποσότητα αερίου που διαχέεται έξω από τα κύτταρα είναι τόσο μεγάλη που φαίνεται να δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για ζωή εξαρτώμενη από το οξυγόνο στα υπόγεια ύδατα και τα γύρω στρώματα.
«Είναι μια μελέτη ορόσημο», είπε η Barbara Sherwood Lollar, γεωχημικός στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο που δεν συμμετείχε στην εργασία. Προηγούμενη έρευνα εξέτασε συχνά μηχανισμούς που θα μπορούσαν να παράγουν υδρογόνο και ορισμένα άλλα μόρια ζωτικής σημασίας για την υπόγεια ζωή, αλλά η παραγωγή μορίων που περιέχουν οξυγόνο έχει σε μεγάλο βαθμό παραβλεφθεί επειδή τέτοια μόρια καταναλώνονται τόσο γρήγορα στο υπόγειο περιβάλλον. Μέχρι στιγμής, «καμία μελέτη δεν έχει συγκεντρώσει όλα τα δεδομένα όπως αυτή», είπε.
Η νέα μελέτη εξέτασε βαθείς υδροφόρους ορίζοντες στην καναδική επαρχία Αλμπέρτα, η οποία έχει υπόγεια κοιτάσματα πίσσας, πίσσας άμμου και υδρογονάνθρακες τόσο πλούσιους που έχει το παρατσούκλι «το Τέξας του Καναδά». Επειδή οι τεράστιες κτηνοτροφικές και γεωργικές βιομηχανίες της βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στα υπόγεια ύδατα, η επαρχιακή κυβέρνηση παρακολουθεί ενεργά την οξύτητα και τη χημική σύνθεση του νερού. Ωστόσο, κανείς δεν είχε μελετήσει συστηματικά τη μικροβιολογία των υπόγειων υδάτων.
Για τον Emil Ruff, η διεξαγωγή μιας τέτοιας έρευνας φαινόταν «εύκολη δουλειά» το 2015, όταν ξεκίνησε τη μεταδιδακτορική του υποτροφία στη μικροβιολογία στο Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρι. Αυτό που δεν ήξερε ήταν ότι αυτή η φαινομενικά απλή μελέτη θα τον επιβάρυνε για τα επόμενα έξι χρόνια.
Τα συνωστισμένα βάθη
Αφού συνέλεξαν υπόγεια ύδατα από 95 πηγάδια στην Αλμπέρτα, ο Ruff και οι συνεργάτες του άρχισαν να εκτελούν βασική μικροσκοπία: Βάφωσαν μικροβιακά κύτταρα σε δείγματα υπόγειων υδάτων με βαφή νουκλεϊκού οξέος και χρησιμοποίησαν μικροσκόπιο φθορισμού για να τα μετρήσουν. Με ραδιοχρονολόγηση της οργανικής ύλης στα δείγματα και ελέγχοντας τα βάθη στα οποία είχαν συλλεχθεί, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν τις ηλικίες των υπόγειων υδροφορέων που εκμεταλλεύονταν.
Ένα μοτίβο στους αριθμούς τους μπέρδεψε. Συνήθως, σε μελέτες ιζημάτων κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας, για παράδειγμα, οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι ο αριθμός των μικροβιακών κυττάρων μειώνεται με το βάθος: Τα παλαιότερα, βαθύτερα δείγματα δεν μπορούν να υποστηρίξουν τόση ζωή επειδή είναι πιο απομονωμένα από τα θρεπτικά συστατικά που παράγονται από τα φωτοσυνθετικά φυτά. και φύκια κοντά στην επιφάνεια. Αλλά προς έκπληξη της ομάδας του Ruff, τα παλαιότερα, βαθύτερα υπόγεια ύδατα περιείχαν περισσότερα κύτταρα από το πιο γλυκό νερό.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές άρχισαν να αναγνωρίζουν τα μικρόβια στα δείγματα, χρησιμοποιώντας μοριακά εργαλεία για να ανιχνεύσουν τα ενδεικτικά γονίδια τους. Πολλά από αυτά ήταν μεθανογενή αρχαία: απλά, μονοκύτταρα μικρόβια που παράγουν μεθάνιο μετά την κατανάλωση υδρογόνου και άνθρακα που ρέει από πετρώματα ή οργανική ύλη σε αποσύνθεση. Πολλά βακτήρια που τρέφονται με μεθάνιο ή μέταλλα στο νερό ήταν επίσης παρόντα.
