Die Charakterisierung unerforschter mikrobieller Lebensräume in der ozeanischen Kruste entlang des South Atlantic Transects, IODP Exp. 390/393

• Antragstellerin: Dr. Florence Schubotz
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527823540

Mit diesem Antrag wird die Finanzierung einer Doktorandenstelle beantragt, um an Proben zu arbeiten, die während der IODP-Exp. 390/393 "South Atlantic Transect" (SAT) geteucht wurden. Bei der SAT-Bohrkampagne wurde ein Transekt von ~7 bis 61 Ma alter basaltischer Kruste an der westlichen Rückenflanke des sich langsam ausbreitenden südlichen Mittelatlantischen Rückens gebohrt mit dem Hauptziel unser Verständnis der hydrothermalen Fluid-Gesteins-Reaktionen und der damit einhergehenden Verteilung des mikrobiellen Lebens in der ozeanischen Kruste zu verbessern. Die hier vorgeschlagenen Arbeiten werden sich direkt mit diesen Themen befassen, indem ein interdisziplinären Ansatz angewandt wird, der organisch-geochemische und petrologische Untersuchungen kombiniert. Die geplanten Forschungen werden sich auf sedimentäre Brekzien konzentrieren, die an allen außer der jüngsten Site gefunden wurden, und besonders an Site U1557 eine außerordentlich gute Kerngewinnung dargestellt hat. Ähnliche Brekzien kommen weltweit in einer Vielzahl von ozeanischen geotektonischen Gebieten vor. Wir gehen daher davon aus, dass Brekzien eine wichtige, aber bisher übersehene Komponente der tiefen Biosphäre der Kruste darstellen. Die hochgradig durchlässigen Gesteine bieten reichlich Wege für Fluide und damit für Fluid-Gesteins-Reaktionen, die wiederum Biokraftstoffe liefern und damit mikrobielles Leben begünstigen. In einem ersten Schritt planen wir, Untersuchungen der Lipid-Biomarker der geteuchten Brekzien mit der Bestimmung des Ausmaßes und der Art der Gesteinsalteration zu kombinieren. In einem zweiten Schritt wird der Oxidationszustand des Krustengesteins eine Abschätzung der bioverfügbaren Energie für die mikrobielle Biomasseproduktion ermöglichen, die wir dann mit der tatsächlichen Verteilung der Lipide in Beziehung setzen werden. Eine detaillierte strukturelle Charakterisierung der Lipide wird es ermöglichen zu beurteilen, wie die Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaften durch das zunehmende Substratalter beeinflusst wird, sowie physiologische Anpassungen an die jeweiligen Lebensräume zu identifizieren. Mit Hilfe von verbindungsspezifischen stabilen Kohlenstoffisotopen werden mögliche Verschiebungen des mikrobiellen Stoffwechsels von chemolithoautotrophen zu heterotrophen Lebensweisen ermittelt, wobei letztere in älteren, stärker oxidierten und daher weniger energiereichen Gesteinen vorherrschen könnten. Schließlich werden Hot Spots mikrobiellen Lebens visualisiert und mit der mineralischen Matrix der Brekzien im Mikrometermaßstab in Beziehung gesetzt, mittels modernste Imaging Massenspektrometrie kombiniert mit Mikro-XRF. Dieses Projekt verspricht daher aufregende neue Einblicke in die derzeitigen Wissenslücken in der Erforschung von Rückenflanken und wird durch die Erschließung dieses unerforschten Lebensraums dazu beitragen, die Schätzungen der tiefen Biosphäre zu verfeinern und unser Verständnis des vermutlich größten Mikrobioms der Erde erheblich zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Wolfgang Bach
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Elmar Albers; Professor Dr. William Leavitt; Dr. Beth Orcutt; Professor Dr. Jason Sylvan