Logo bio-infomedia.ro

Microorganismele din Rio Grande Rise, implicate în producerea metalelor

Braț robotic al HyBIS
Un braț al vehiculului operat de la distanță HyBIS colectează eșantioane de crustă din Rio Grande Rise. | Foto: BRAMLEY MURTON
  • Bacteriile și arheele sunt responsabile pentru menținerea abundenței vieții din zona muntelui submarin Rio Grande Rise, în afara implicării lor în procesul de biomineralizare care duce la formarea metalelor prezente în cruste.
  • În afară de fier și mangan, crustele sunt bogate în cobalt, nichel, molibden, niobiu, platină, titan și telur, printre alte elemente importante pentru unele sectoare industriale.

Diversitatea biologică și minerală din Rio Grande Rise, un munte submarin situat în adâncurile Oceanului Atlantic, la o distanță de 1.500 km față de coasta Braziliei, ar putea fi datorată în mare parte unor creaturi microscopice puțin cunoscute.

Cercetătorii afiliați la Institutul Oceanografic al Universității din São Paulo (IO-USP), în colaborare cu colegi de la Centrul Oceanografic Național din Marea Britanie, au studiat microorganismele din crustele fero-manganoase ale muntelui submarin și au tras concluzia că bacteriile și arheele sunt responsabile pentru menținerea abundenței vieții din zonă, în afara implicării lor în procesul de biomineralizare care duce la formarea metalelor prezente în cruste.

În anul 2014, Autoritatea Internațională a Fundului Mărilor (ISA) a acordat Braziliei dreptul de exploatare a mineralelor din Rio Grande Rise pentru o perioadă de 15 ani. Formată din 167 de state membre, plus Uniunea Europeană, ISA este mandatată de către Convenția privind Dreptul Mării a ONU pentru a organiza, reglementa și controla toate activitățile legate de exploatarea mineralelor din regiunile internaționale ale fundului mărilor, care reprezintă circa 50% din suprafața totală a oceanului planetar.

Se cunosc foarte puține despre biodiversitatea din zonă sau despre impactul mineritului asupra ecosistemelor de aici, a declarat Vivian Pellizari, profesor la IO-USP și autor principal al studiului.

Studiul face parte dintr-un proiect tematic finanțat de FAPESP. Articolul este rezultatul cercetările desfășurate de Natascha Menezes Bergo de la IO-USP.

Deși procesul cunoscut sub denumirea de biomineralizare microbiană este bine cunoscut, oxidarea și precipitarea manganului nu au mai fost dovedite, iar noi nu aveam nicio idee despre cum acesta avea loc în oceane. Însă, în iulie 2020, un studiul publicat în Nature de către cercetătorii din Statele Unite ale Americii a arătat pentru prima dată că bacteriile utilizează manganul pentru a converti dioxidul de carbon în biomasă, prin intermediul unui proces denumit chemosinteză, a declarat Bergo. Una dintre aceste bacterii, care aparține încrengăturii Nitrospirae, a fost prezentă în ADN-ul pe care l-am extras din eșantioanele de crustă colectate din Rio Grande Rise. Aceasta este o dovadă solidă că metalele se formează nu numai prin procese geologice, ci și prin procese biologice, în care microorganismele joacă un rol important.

În afară de fier și mangan, crustele sunt bogate în cobalt, nichel, molibden, niobiu, platină, titan și telur, printre alte elemente. Cobaltul este esențial pentru producerea de acumulatori reîncărcabili, în timp ce telurul este un element-cheie pentru în producția de panouri fotovoltaice eficiente. Spre sfârșitul anului 2018, Brazilia a solicitat de la ISA o extindere a platoului său continental pentru a include și Rio Grande Rise.

În alte părți ale lumii, au fost studiate zone similare, cum ar fi zona Clarion-Clipperton și muntele submarin Takuyo-Daigo din Pacificul de Nord, dar și muntele submarin Tropic din Atlanticul de Nord.

Formare

Rio Grande Rise are o suprafață de 150.000 de kilometri pătrați, ceea ce reprezintă de trei ori suprafața statului Rio de Janeiro din Brazilia, și o adâncime între 800 și 3.000 de metri. Formându-se atunci când Africa și America de Sud de astăzi s-au desprins din super-continentul Gondwana, în urmă cu 146-100 milioane de ani, acest munte submarin a fost o insulă care s-a scufundat acum 40 de milioane de ani, probabil datorită masei unui vulcan și deplasării plăcilor tectonice.

În cadrul uneia dintre expedițiile din 2018, cercetătorii au colectat dintr-o zonă a Rio Grande Rise eșantioane din crustele feromanganoase și din scheletele coralilor care trăiesc pe acestea, precum și roci de calcarenit și biofilme de pe suprafața crustelor. Aceste biofilme sunt comunități microbiene structurate învelite în substanțele pe care acestea le secretă pentru a se proteja în fața amenințărilor, cum ar fi lipsa nutrimentelor sau potențialele toxine.

Descoperirea biofilmelor a fost o adevărată surpriză, deoarece acestea sunt un indicator al unui proces incipient de biomineralizare, a declarat Bergo. Am găsit aceleași microorganisme în biofilme, corali, rocile de calcarenit și mostrele de crustă. Singura diferență a fost vârsta suprafețelor. Coralii sunt mai recenți decât crustele, iar biofilmele sunt și mai tinere.

Au fost recuperate 666.782 de secvențe de ADN din eșantioanele colectate. Bacteriile și arheele descoperite de oamenii de știință aparțin unor grupuri cunoscute pentru implicarea lor în ciclul azotului, prin care amoniacul este convertit în nitrit și nitrat, pentru a servi că sursă de energie pentru alte microorganisme. În afară de Nitrospirae, cercetătorii au descoperit alte procariote, cum ar fi clasa Nitrososphaeria. Secvențierea a dezvăluit și grupuri implicate în ciclul metanului, ca de exemplu Methylomirabilales și Deltaproteobacteria.

Descoperirile sporesc cunoștințele despre diversitatea microbiană și despre procesele ecologice din crustele feromanganoase de pe fundul Atlanticului de Sud. Ele contribuie și la reglementarea viitoare a posibilelor activități de minerit din zona Rio Grande Rise.

Pe măsură ce crustele sunt îndepărtate, circulația locală probabil că se va modifica, ceea ce va afecta aprovizionarea cu materie organică și nutrimente și, implicit, microbiomul local și toată viața asociată cu el, a declarat Bergo. Mai mult, crustele cresc cu un milimetru la fiecare milion de ani, deci nu va mai exista timp pentru recolonizare. Nu este o coincidență faptul că recent au fost publicate numeroase studii privind evaluarea și diminuarea impactului mineritului din adâncurile oceanului.

Source Sursa: www.scitechdaily.com
Text: FAPESP



Din aceeași categorie