Viral impact on microbiology and geochemistry of extremely nutrient-depleted sediments
Final Report Abstract
Ziel dieses Projektes war es, die Rolle von Viren auf mikrobiellen Gemeinschaften und Virus-Wirt-Beziehungen in extrem oligotrophen Sedimenten des Südpazifischen Wirbels (engl.: South Pacific Gyre; SPG) zu untersuchen. Anhand von Viren- und Bakterienzählungen in tiefen Sedimenten konnten wir zeigen, dass die Anzahl der Viren sich im Allgemeinen mit der Sedimenttiefe verringert, während das Verhältnis von Viren zu Zellen besonders in tieferen und oligotrophen Schichten ansteigt. Verminderte Aktivitäten von proteolytischen Enzymen in tieferen Schichten der SPG erklären den hohen Virus Anteil. Zusätzlich könnte die relativ hohe Zahl an Viruspartikeln eine potentielle Quelle bioverfügbaren Kohlenstoffs im Untergrund darstellen. Isolierte Stämme aus dem SPG zeigten die Fähigkeit zum Abbau von (Phagen)-Proteinen anhand von Exoenzymen. Letzteres konnte durch einen Fütterungsversuch mit konzentrierten Phagen-Partikeln als einzige Kohlenstoffquelle nachgewiesen werden. Aufgrund der extrem niedrigen Biomasse und der begrenzten Anzahl von Probenmaterial aus dem SPG, mussten einige experimentelle Ansätze an Sedimenten mit höheren Zellzahlen und Aktivitäten getestet werden. Es wurden daher Experimente zum „viral shunt“ zunächst an Wattsedimenten getestet und anschließend mit Tiefseesedimenten des Pazifiks durchgeführt. Da die vorläufigen Ergebnisse vielversprechend sind, können die Experimente nun auf ausgewählte SPG-Proben ausgedehnt werden. Durch die extrem niedrigen Virenzahlen musste konnte die geplante Analyse der Virendiversität nicht durchgeführt werden. Abschließend betrachtet führte dieses Projekt zu einem besseren Verständnis von benthischen Viren. Einige Fragen konnten aufgrund der extremen Oligotrophie der untersuchten Region nur annäherungsweise durch Untersuchungen an aktiveren Lebensräumen beantwortet werden könnten.
Publications
- (2014) High virus-to-cell ratios indicate on-going production of viruses in deep subsurface sediments. ISME J 8:1503–1509
Engelhardt T, Kallmeyer J, Cypionka H, Engelen B
(See online at https://doi.org/10.1038/ismej.2013.245) - (2014) Phagen in Sedimenten der marinen tiefen Biosphäre. Biospektrum 04.14:380-382
Engelen B, Engelhardt T, Cypionka H
(See online at https://doi.org/10.1007/s12268-014-0451-0) - (2015) Workshop to develop deep-life continental scientific drilling projects. Sci. Dril., 3, 1-11
Kieft TL, Onstott TC, Ahonen L, Aloisi V, Colwell FS, Engelen B, Fendrihan S, Gaidos E, Harms U, Head I, Kallmeyer J, Kiel Reese B, Lin L-H, Long PE, Moser DP, Mills H, Sar P, Schulze-Makuch D, Stan-Lotter H, Wagner D, Wang P-L, Westall F, Wilkins MJ
(See online at https://doi.org/10.5194/sd-19-43-2015) - (2016) The impact of viruses on the marine deep biosphere. Dissertation, Universität Oldenburg
Preuss F
