Natuklasan ng mga investigator ang Malaking Hydrocarbon Round Sa Mga Karagatan ng Daigdig

Kinokolekta ng mga investigator ang mga sample ng tubig mula sa Lake Sargasso. Utang: David Valentine

Ang mga Hydrocarbons at petrolyo ay halos magkapareho sa agham sa kapaligiran. Pagkatapos ng lahat, nag-iimbak ng langis ang halos lahat ng mga hydrocarbon na nakasalamuha natin. Ngunit ang ilang mga hydrocarbons na bakas ang kanilang pinagmulan sa mga biological na mapagkukunan ay maaaring maglaro ng isang malaking papel sa kapaligiran kaysa sa orihinal na naisip ng mga siyentista.

Sinisiyasat ng isang pangkat ng mga investigator sa UC Santa Barbara at ng Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) ang dating napabayaang lugar na ito ng karagatan upang makahanap ng mga palatandaan ng isang napabayaang pandaigdigang siklo. Natuklasan din nila kung paano makakaapekto ang pagkakaroon nito sa mga reaksyon ng karagatan sa mga pagbuhos ng langis.

“Ipinakita namin na mayroong isang malaki at mabilis na siksik ng hydrocarbon na nagaganap sa dagat, at naiiba ito sa kakayahan ng karagatan na tumugon sa fuel injection,” sabi ni Propesor David Valentine, na namumuno sa Norris President sa Department of Land Affairs. Agham sa UCSB. Ang pag-aaral, na pinangunahan ng kanyang nagtapos na mag-aaral na sina Eleanor Arrington at Connor Love, ay umuusbong Kapaligiran Microbiology.

Noong 2015, isang pandaigdigang pangkat na pinamunuan ng mga siyentista sa University of Cambridge ay naglathala ng isang pag-aaral na ipinapakita na ang hydrocarbon pentadecane ay ginawa ng marine cyanobacteria sa kultura ng laboratoryo. Iminumungkahi ng mga mananaliksik na ang kombinasyong ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa dagat. Ang Molekyul ay lilitaw upang mapawi ang stress sa mga hubog na supling, kaya matatagpuan ito sa mga materyales tulad ng chloroplast, kung saan ang mahigpit na saradong lamad ay nangangailangan ng labis na baluktot, paliwanag ni Valentine. Ang ilang mga cyanobacteria ay pinagsasama pa rin ang istraktura, habang ang iba pang mga bakterya sa pagkaing-dagat ay mas madaling makahigop ng enerhiya.

Sumulat si Valentine ng dalawang-pahinang komentaryo sa papel, kasama ang Senior Scientist ng WHOI na si Christopher Reddy, at nagpasyang ipagpatuloy ang paksa kasama sina Arrington at Love. Binisita nila ang Golpo ng Mexico noong 2015, pagkatapos ay tumungo sa kanluran sa Atlantiko noong 2017, nangolekta ng mga sample at nagsasagawa ng mga eksperimento.

Ang koponan ay nag-sample ng tubig dagat mula sa subtropical na rehiyon ng Atlantiko na kilala bilang Sargasso Sea, na pinangalanan pagkatapos ng lumulutang na damong-dagat na dumaloy mula sa Gulpo ng Mexico. Ang magaganda, malinaw, asul na tubig ay mayroong Bermuda sa kanila, sinabi ni Valentine.

Ang pagkuha ng mga sample ay malinaw naman isang mahirap na gawain. Dahil ang pentadecane ay isang karaniwang hydrocarbon sa diesel, kinailangan ng koponan na gumawa ng ilang mga hakbang upang maiwasan ang kontaminasyon ng mismong barko. Mayroon silang isang kapitan na pinaikot ang barko sa hangin upang hindi maabot ng tambutso ang mga sample at sinuri nila ang pirma ng kemikal ng diesel na kemikal upang matiyak na hindi ito ang sanhi ng anumang nahanap na pentadecane.

Bilang karagdagan, walang sinumang maaaring manigarilyo, magluto, o magpinta sa kubyerta habang ang mga mananaliksik ay nangolekta ng tubig dagat. “Iyon ay isang malaking pakikitungo,” sabi ni Valentine. “Hindi ko alam kung matagal ka na sa barko, ngunit nagpinta ka araw-araw. Ito ay tulad ng Golden Gate Bridge: Nagsisimula ka mula sa gilid hanggang sa gilid at pagdating sa kabilang dulo oras na upang magsimulang muli. “

Ginawa ang mga hakbang sa pag-iingat, at nakakuha ang koponan ng purong mga sample mula sa dagat. “Nakatayo sa harap ng isang de-kuryenteng chromatograph sa Woods Hole pagkatapos ng kampanya sa 2017, malinaw na ang mga sample ay malinis at wala nang karatula sa diesel,” sabi ng pinuno ng may-akda na si Love. “Ang Pentadecane ay hindi mapag-aalinlanganan at nagpakita na ng malinaw na mga pattern ng dagat at ang unang ilang mga sample ng na. [we] wagijima. “

Siklo ng Biological Hydrocarbon

Ang isang malaking halaga ng pentadecane ay ginawa at natupok sa itaas na bahagi ng karagatan. Utang: David Valentine

Dahil sa kanilang kasaganaan sa mga karagatan sa daigdig, sinabi ni Love, “Dalawang species lamang ng sea cyanobacteria ang nagdaragdag ng 500 beses na higit na mga hydrocarbons sa mga karagatan bawat taon kaysa sa anumang iba pang uri ng petrolyong pang-dagat, kabilang ang pagkabulok ng natural na langis, pagbuhos ng langis, basura at paglipad patungo sa bansa. Ang mga microbes na ito ay magkakasama na gumagawa ng 300-600 milyong toneladang pentadecane bawat taon, ang katumbas na 1.3 milyong toneladang mga hydrocarbon na nakuha mula sa lahat ng iba pang mga mapagkukunan.

Habang ang karamihan sa mga ito ay kahanga-hanga, sila ay medyo nakaliligaw. Itinuro ng mga may-akda na ang ikot ng pentadecane ay lumampas sa 40% o higit pa sa ibabaw ng lupa, at higit sa isang trilyong quadrillion na puno ng pentadecane na puno ng mga cadobacterial cell ang nasuspinde sa isang rehiyon na naiilawan ng mga karagatan ng daigdig. Gayunpaman, ang siklo ng buhay ng mga cell ay karaniwang mas mababa sa dalawang araw. Sa kadahilanang ito, tinatantiya ng mga mananaliksik na ang dagat ay naglalaman lamang ng 2 metric tone ng pentadecane sa anumang oras.

Ito ay isang mabilis na gumagalaw na gulong, paliwanag ni Valentine, kaya’t ang aktwal na halagang magagamit sa anumang naibigay na oras ay hindi ganon kahusay. “Tuwing dalawang araw ay gumawa ka at nagtatapos sa bawat pentadecane sa karagatan,” aniya.

Sa hinaharap, inaasahan ng mga mananaliksik na maiugnay ang mga genomics ng mga virus sa kanilang katawan at kanilang kapaligiran. Ang koponan ay mayroon nang pagkakasunud-sunod ng genome ng maraming paulit-ulit na mga organismo na gumagamit ng pentadecane sa kanilang mga sample. “Ang dami ng magagamit na impormasyon ay hindi kapani-paniwala,” sabi ni Valentine, “at sa palagay ko ipinapakita nito kung gaano natin hindi alam ang tungkol sa likas na katangian ng karamihan sa mga hydrocarbons.”

Matapos makumpirma ang pag-iral at laki ng biohydrocarbon cycle na ito, tinangka ng koponan na tugunan ang tanong kung ang pagkakaroon nito ay maaaring maging isang ulo sa karagatan upang magtapon ng natapon na gasolina. Ang isang mahalagang katanungan, ipinaliwanag ni Arrington, ay kung ang mga pestadecane na nakabatay sa pentadecane na ito ay kumilos bilang isang kalakal sa panahon ng pagbuhos ng langis. Upang maimbestigahan ito, nagdagdag sila ng pentane – isang petrolyo hydrocarbon na katulad ng pentadecane – sa tubig dagat na nasampolan sa isang distansya mula sa natural na tubig ng Golpo ng Mexico.

Sinukat nila ang kabuuang paghinga sa bawat sample upang makita kung gaano katagal ang pag-inom ng bakterya na kumain ng pentane. Ipinagpalagay ng mga mananaliksik na, kung ang cycle ng pentadecane ay nagpapasigla ng bakterya na sumipsip ng iba pang mga hydrocarbon, lahat ng mga sample ay dapat mapabuti ang pamumulaklak sa parehong mga rate.

Ngunit hindi ito ang kaso. Ang mga sample na malapit sa pagpasok ng langis ay mabilis na namumulaklak. “Sa loob ng isang linggo ay nagdagdag ako ng pentane, nakita namin ang pagpapabuti ng populasyon,” sabi ni Valentine. “At iyon ay nagpapabagal at bumagal kapag lumayo ka, hanggang sa, kapag nasa labas ka ng North Atlantic, maaari kang maghintay ng buwan at hindi na makita ang pamumulaklak.” Sa katunayan, kinailangan ni Arrington na manatili sa likod para sa isang paglalakbay sa Woods Hole, Massachusetts upang ipagpatuloy ang pagsubok sa mga sample ng Atlantiko sapagkat ang mga pampasabog na iyon ay napakatagal upang lumitaw.

Mga Rekomendasyong Biogeographic

Ang bilang ng mga pentadecane bikes sa dagat ay binabawasan ang konsentrasyon ng mga hydrocarbons mula sa langis. Gayunpaman, ang bakteryang kasangkot sa ikot ng pentadecane ay mas malamang na makatiis ng stress ng kemikal ng mga hydrocarbons mula sa langis. Utang: David Valentine

Kapansin-pansin, ang koponan ay natagpuan din ang katibayan na ang mga microbes mula sa isa pang mapagkukunan ng buhay, ang Archaea, ay maaari ding maglaro sa ikot ng pentadecane. “Nalaman namin na ang isang maliit na pangkat ng mga misteryo, na may malaking dami ng lupa – na isasaka pa rin sa laboratoryo – ay maaaring ibomba ng isang pentadecane sa sahig ng karagatan,” sinabi ng pinuno ng may-akda na si Arrington.

Ang mga resulta ay nagtataas ng tanong kung bakit ang pagkakaroon ng isang malaking ikot ng pentadecane ay lilitaw na walang epekto sa pagbagsak ng isang petrochemical pentadecane. “Ang langis ay naiiba sa pentadecane,” sabi ni Valentine, “at kailangan mong maunawaan kung ano ang pagkakaiba, at kung anong mga compound ang talagang bumubuo ng langis, upang maunawaan kung ano ang magiging reaksyon ng mga microbes ng dagat sa kanila.”

Sa wakas, ang mga gen na malawakang ginagamit ng mga bakterya upang kumain ng pentane ay naiiba sa mga ginamit ng pentadecane. “Ang bakterya na nakatira sa tabing-dagat ng tubig-tabang ng Bermuda ay mas malamang na makipag-ugnay sa lapis ng gasolina kumpara sa pentadecane na ginawa ng cyanobacteria, kaya’t mas malamang na magdala ng mga pesticide na binago ng genetiko,” sinabi ni Arrington.

Ang mga karga ng mga microbial species ay maaaring ubusin ang pentadecane, ngunit hindi ito nangangahulugan na maaari din nilang ubusin ang iba pang mga hydrocarbons, patuloy ni Valentine, lalo na’t binigyan ng pagkakaiba-iba ng mga istruktura ng hydrocarbon na naroroon sa petrolyo. Mayroong mas kaunti sa sampung karaniwang mga hidrokarbon na ginawa ng mga organismo ng dagat, kabilang ang pentadecane at methane. Sa kasalukuyan, ang gasolina ay naglalaman ng libu-libong iba’t ibang mga hydrocarbon. Bilang karagdagan, nakikita natin ngayon na ang mga organismo na may kakayahang masira ang mga sopistikadong mga produktong petrolyo ay may posibilidad na mabuhay sa maraming dami malapit sa natural na mga langis.

Tinawag ng Valentine na ang pagsasanay na ito ay isang “pagsisimula ng biogeographic” – kapag ang isang bilang ng mga maliliit na bagay sa dagat ay inilalagay sa isang tukoy na mapagkukunan ng enerhiya sa kung saan. “At ang nakikita natin sa gawaing ito ay ang pagkakaiba sa pagitan ng pentadecane at gasolina,” aniya, “na mahalagang maunawaan kung ano ang magiging reaksyon ng iba`t ibang mga rehiyon sa dagat sa mga pagbuhos ng langis.”

Hindi malusog na mga gym tulad ng account ng Sargasso Sea na 40% kahanga-hangang mundo. Gayunpaman, hindi pinapansin ang daigdig, nag-iiwan ng 30% ng planeta upang galugarin ang iba pang mga biohydrocarbon cycle. Iniisip ni Valentine na ang mga proseso sa mga rehiyon na may mataas na ani ay magiging mas kumplikado, at malamang na magbibigay ng pagbawas sa pagkonsumo ng langis. Tinukoy din niya na ang natural na sistemang produksyon ng hydrocarbon ay nagtataglay ng pangako ng mga pagsisikap na paunlarin ang susunod na henerasyon ng berdeng enerhiya.

Sanggunian: “Paggawa ng bakterya at paggamit ng mga hydrocarbons sa pandaigdigang karagatan” nina Connor R. Love, Eleanor C. Arrington, Kelsey M. Gosselin, Christopher M. Reddy, Benjamin AS Van Mooy, Robert K. Nelson at David L. Valentine, 1 Pebrero 2021, Kapaligiran Microbiology.
SEKSYON: 10.1038 / s41564-020-00859-8

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

82% ng Mga Tao na Na-ospital Sa COVID-19 Bumuo ng Mga Neurological Problems

Isinasaalang-alang ang tomography ng utak. Ang mga pasyente na may mga karamdaman na nagpapahiwatig ng neurological ay kasangkot COVID-19 anim na beses na mas malamang...

“Gobsmacked” – Ang Melanie Wood ng Harvard ay Naging Unang Babae na Nanalo ng $ 1M Waterman Award sa Math

Si Melanie Wood ang unang babaeng nanalo ng isang Waterman Award sa matematika. Kredito: Stephanie Mitchell / Harvard Staff Photographer Kinikilala para sa mga...

Bagong Pagong na Natagpuan sa Huling Cretaceous ng Madagascar

Ang pagbabagong-tatag ng buhay ng Sahonachelys mailakavava, umaatake sa Madagascan na palaka tadpoles na si Belzebufo ay nagprotesta gamit ang isang espesyal na diyeta...

Natuklasan ng mga siyentista na ang loob ng Saturn – ang makapal na layer ng helium – ay nakakaapekto sa magnetic field ng mga...

Ang magnetikong patlang ni Saturn na nakikita sa itaas. Credit-Ancate Barrick / Jones Hopkins University Ginagaya ng mga mananaliksik ang mga kondisyong kinakailangan para...

Lumilikha ang mga mananaliksik ng cybersecurity ng mas mahusay na kanaryo – gamit ang AI upang lumikha ng pekeng mga dokumento

Ang bagong artipisyal na sistema ng katalinuhan ay lumilikha ng mga pekeng dokumento upang linlangin ang mga kalaban. Sa panahon ng World War II, ang...

Newsletter

Subscribe to stay updated.