Ученые обнаружили уникальное микробное сообщество на бывшем недолговечном острове

Команда под руководством CU Boulder выявила особое микробное сообщество, проживающее на бывшем острове Хунга Тонга Хунга Хаапай.

В 2015 году произошло извержение подводного вулкана в южной части Тихого океана, в результате чего возник недолговечный остров Хунга Тонга Хунга Хаапай. Колорадский университет в Боулдере и Совместный институт исследований в области наук об окружающей среде (CIRES) возглавили исследовательскую группу, которая воспользовалась необычной возможностью исследовать начальную микробную популяцию недавно сформировавшегося массива суши. Удивительно, но они обнаружили уникальное микробное сообщество, способное метаболизировать серу и атмосферные газы, подобно организмам, обнаруженным в глубоководных гидротермальных жерлах или геотермальных горячих источниках.

Эти типы вулканических извержений происходят по всему миру, но обычно они не вызывают приливов. «У нас была невероятно уникальная возможность, — сказал Ник Драгон, доктор философии из CIRES. Студент и ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Мбео. «Никто никогда раньше не изучал микроорганизмы в островной системе такого типа на такой ранней стадии».

«Изучение микробов, которые первыми колонизировали острова, позволяет заглянуть в самую раннюю стадию эволюции экосистемы — до прибытия растений и животных», — сказал Ноа Феррер, научный сотрудник CIRES, профессор экологии и эволюционной биологии в Калифорнийском университете в Боулдере и соответствующий автор исследования. .

Многопрофильная группа исследователей на местах собрала образцы почвы с острова, а затем отправила их в кампус Университета Колорадо в Боулдере. Затем Драгон и Фиерер могут быть извлечены и секвенированы.[{» attribute=»»>DNA samples from the samples.

“We didn’t see what we were expecting,” said Dragone. “We thought we’d see organisms you find when a glacier retreats, or cyanobacteria, more typical early colonizer species—but instead we found a unique group of bacteria that metabolize sulfur and atmospheric gases.”

And that wasn’t the only unexpected twist in this work: On January 15, 2022, seven years after it formed, the volcano erupted again, obliterating the entire landmass in the largest volcanic explosion of the 21st century. The eruption completely wiped out the island and eliminated the option for the team to continue monitoring their site.

“We were all expecting the island to stay,” said Dragone. “In fact, the week before the island exploded we were starting to plan a return trip.”

However, the same fickle nature of the Hunga Tonga Hunga Ha’apai (HTHH) that made it explode also explains why the team found such a unique set of microbes on the island. Hunga Tonga was volcanically formed, like Hawaii.

“One of the reasons why we think we see these unique microbes is because of the properties associated with volcanic eruptions: lots of sulfur and hydrogen sulfide gas, which are likely fueling the unique taxa we found,” Dragone said. “The microbes were most similar to those found in hydrothermal vents, hot springs like Yellowstone, and other volcanic systems. Our best guess is the microbes came from those types of sources.”

The expedition to HTHH required close collaboration with members of the government of the Kingdom of Tonga, who were willing to work with researchers to collect samples from land normally not visited by international guests. Coordination took years of work by collaborators at the Sea Education Association and NASA: a Tongan observer must approve and oversee any sample collection that takes place within the Kingdom.

“This work brought in so many people from around the world, and we learned so much. We are of course disappointed that the island is gone, but now we have a lot of predictions about what happens when islands form,” said Dragone. “So if something formed again, we would love to go there and collect more data. We would have a game plan of how to study it.”

Reference: “The Early Microbial Colonizers of a Short-Lived Volcanic Island in the Kingdom of Tonga” by Nicholas B. Dragone, Kerry Whittaker, Olivia M. Lord, Emily A. Burke, Helen Dufel, Emily Hite, Farley Miller, Gabrielle Page, Dan Slayback and Noah Fierer, 11 January 2023, mBio.
DOI: 10.1128/mbio.03313-22