Shpellat nënujore të Jukatanit strehojnë komunitete të ndryshme mikrobike

Me ndihmën e një ekipi me përvojë të zhytjes në shpella nënujore, studiuesit e Universitetit Northwestern kanë ndërtuar hartën më të plotë deri më tani të komuniteteve mikrobike që jetojnë në labirintet e zhytura nën gadishullin Jukatan të Meksikës.

Megjithëse studiuesit e mëparshëm kanë mbledhur mostra uji dhe mikrobiale nga hyrjet e shpellës dhe gropat lehtësisht të arritshme, ekipi i udhëhequr nga Northwestern arriti në vendkalimet e thella dhe të errëta të ujërave të pandriçuara për të kuptuar më mirë se çfarë mund të mbijetojë brenda kësaj mbretërie unike nëntokësore.

Pas analizimit të mostrave, studiuesit vunë re një sistem të pasur me diversitet, të organizuar në modele të dallueshme. Ngjashëm me një dhomë dreke stereotipike të shkollës së mesme, komunitetet mikrobike brenda sistemit të shpellës priren të grumbullohen në klika të përcaktuara mirë. Por një familje bakteresh (Comamonadaceae) veproi si një flutur popullore shoqërore – duke u shfaqur në gati dy të tretat e “tavolinave të kafeterisë”. Gjetjet sugjerojnë se Comamonadaceae është shtylla ekologjike e komunitetit më të gjerë.

Hulumtimi u botua në revistën Applied and Environmental Microbiology .

“Ky është padyshim sondazhi më i gjerë mikrobik në këtë pjesë të botës,” tha Magdalena R. Osburn nga Northwestern, e cila drejtoi studimin. “Këto janë mostra jashtëzakonisht të veçanta të lumenjve nëntokësorë që janë veçanërisht të vështira për t’u marrë. Nga ato mostra, ne ishim në gjendje të renditnim gjenet nga popullatat mikrobike që jetojnë në këto vende. Ky sistem lumesh nëntokësor siguron ujë të pijshëm për miliona njerëz. Pra, çfarëdo që të ndodhë me komunitetet mikrobike atje ka potencialin të ndihet nga njerëzit.”

Një ekspert i gjeobiologjisë, Osburn është një profesor i asociuar i shkencave të Tokës dhe planetare në Kolegjin e Arteve dhe Shkencave Weinberg në Northwestern.

I diplomuari nga veriperëndimi Matthew Selensky e drejtoi këtë projekt si pjesë e disertacionit të tij kur ishte student i diplomuar në laboratorin e Osburn-it. Bashkautorja e studimit Patricia Beddows, profesoreshë e shkencave të Tokës dhe planetare në Weinberg, drejtoi ekspeditën e zhytjes në shpella dhe shfrytëzoi përvojën e saj dekadash duke punuar në këto shpella. Bashkautorë të tjerë Northwestern përfshijnë Andrew Jacobson, profesor i Tokës dhe shkencave planetare dhe ish-studentja e diplomuar Karyn DeFranco, e cila u fokusua në gjeokimi.

I vendosur kryesisht në Meksikën juglindore, akuiferi i gjerë i karbonatit të Jukatanit është i mbuluar nga gropa të shumta që çojnë në një rrjet kompleks shpellash nënujore. Duke pritur një mikrobiom të larmishëm, por të nënstudiuar, rrjeti nënujor përmban zona me ujë të ëmbël, ujë deti dhe përzierje të të dyjave. Sistemi përfshin gjithashtu një sërë zonash – nga gropa të zeza, të thella, pa hapje të drejtpërdrejta në sipërfaqe deri në gropa më të cekëta që shkëlqejnë nga rrezet e diellit.

“Platforma e Jukatanit është në thelb një djathë zviceran i kanaleve të shpellave,” tha Osburn. “Ne ishim kurioz se cilat mikrobe gjenden së bashku kur shikojmë në të gjithë sistemin kundrejt atyre mikrobeve që gjenden brenda një “lagjeje”.

Për të eksploruar këtë pyetje, një ekip zhytësish shpellash mblodhi 78 mostra uji nga 12 zona individuale brenda sistemit të shpellave pranë bregut të Karaibeve në Quintana Roo, Meksikë. Koleksioni i mostrës u shtri nga sistemi Xunaan Ha në skajin verior deri në pjesët e brendshme dhe bregdetare të sistemit Sac Actun (duke përfshirë një gropë të veçantë 60 metra të thellë) deri në sistemin Ox Bel Ha në jug.

Kthehu në një laborator të shndërruar në një dyqan zhytjeje, studiuesit filtruan qelizat nga çdo mostër dhe analizuan kiminë e tij. Më pas, në Northwestern, ata identifikuan komunitetet mikrobike duke renditur ADN-në e tyre. Pastaj, Selensky zhvilloi një program të ri llogaritës për të kryer analizën e rrjetit në grupin e të dhënave.

Rrjetet që rezultuan treguan se cilat specie priren të jetojnë së bashku. Për çdo vend, studiuesit morën parasysh kontekstin mjedisor të çdo komuniteti mikrobik, duke përfshirë llojin e shpellës (gropë ose kanal), sistemin e shpellave, distancën nga bregu i Karaibeve, gjeokiminë dhe pozicionin në kolonën e ujit.

Megjithëse uji nga Gjiri i Meksikës derdhet në akuiferin e Jukatanit, mikrobioma e akuiferit ndryshon ndjeshëm nga deti aty pranë, zbuluan studiuesit. Mikrobiomet gjithashtu ndryshojnë në të gjithë sistemin e shpellës – nga shpella në shpellë dhe nga uji i cekët në ujë të thellë.

“Komunitetet mikrobike formojnë kamare të dallueshme,” tha Osburn. “Ekziston një kast i ndryshëm personazhesh që duket se lëvizin, në varësi të vendit ku shikoni. Por kur shikoni të gjithë grupin e të dhënave, ka një grup thelbësor organizmash që duket se po kryejnë role kyçe në çdo ekosistem.”

Osburn dhe ekipi i saj zbuluan se Comamonadaceae, një familje bakteresh që zakonisht gjenden në sistemet e ujërave nëntokësore, jetonin në disa kamare. Ata zbuluan gjithashtu se një gropë e thellë, si gropë me një hapje sipërfaqësore (që lejon rrezet e diellit të derdhen brenda) strehonte komunitetet më mikrobike – të ndara në shtresa të kamareve të dallueshme në të gjithë kolonën e ujit.

“Duket se Comamonadaceae kryen role paksa të ndryshme në pjesë të ndryshme të akuiferit, por ai gjithmonë luan një rol kryesor,” tha Osburn. “Në varësi të rajonit, ajo ka një partner tjetër. Comamonadaceae dhe partnerët e saj ndoshta kanë një metabolizëm reciprok, ndoshta duke ndarë ushqimin.”