Mikrobiologi


Undersøgelse af mikrobiel diversitet i nydannede og gamle ikaitsøjler
Isolering af bakterier fra søjlerne og efterfølgende dyrkningsforsøg viste, at mikroorganismerne i søjlernes indre er alkalifile og foretrækker lave temperaturer, idet de fleste isolerede bakterier kun kan vokse, hvis pH er 8 eller derover og temperaturen 20°C eller derunder. DNA-fingerprinting viste, at der i ikaitsøjlerne findes bakterielle samfund, som består af ca. 200-400 forskellige bakteriearter. Ca halvdelen af bakteriearterne i søjlerne repræsenterer nye arter eller slægter i forhold til kendte isolater.


De hidtidige undersøgelser af den mikrobielle diversitet stammer fra tre søjler, som alle var ca. 1-2 meter høje, og som stod tæt sammen inden for et ca. 10 m2 område i Ikkafjorden. Undersøgelser viste, at der er forskellige bakteriesamfund i de tre søjler og inden for den samme søjle. Derfor er det højst sandsynligt, at vi i andre søjler vil finde helt andre bakteriesamfund. Projektet vil undersøge den bakterielle diversitet i søjler, som står langt væk fra de tre tidligere undersøgte søjler. Vi vil anvende de molekylærbiologiske metoder (16S rDNA og T-RFLP), som vi har udviklet i vores indledende undersøgelser. Vi vil især fokusere på gamle søjler, fordi vi i vore hidtidige undersøgelser har vist, at bl.a. cyanobacterier kun kan isoleres i bundstykker af søjlerne. Atol-søjlen midt i Ikkafjorden er en meget bred og gammel søjle, og vi antager, at den indeholder en mikrobiel diversitet, der er markant forskellig fra de hidtige undersøgte søjler. På samme måde vil vi undersøge den mikrobielle diversitet i meget unge ikaitsøjler og i de løse stykker ikait, som findes på bunden af Ikkafjorden.


Udover den bakterielle diversitet vil diversiteten af encellede eukaryote mikroorganismer (protozoer, ciliater og flagellater) blive undersøgt vha. mikroskopering. Professor Tom Fenchel, Biologisk Institut, Københavns Universitet vil undersøge det indsamlede materiale fra Ikkasøjlerne og bidrage med sin ekspertise indenfor protozoers økologi.


Dyrkning af nye alkalifile og kulde-aktive mikroorganismer

I de tidligere undersøgelser har vi anvendt standard dyrkningsmedier, som er justeret til høj pH. Vi har imidlertid erfaret, at en del mikroorganismer kun kan dyrkes på fast medium og ikke i flydende kultur. Samtidig viste vore indledende undersøgelser af den mikrobielle diversitet, at kun en yderst beskeden del af alle de organismer, som er til stede i søjlerne, kan dyrkes på de tidligere anvendte medier. Årsagen hertil er ikke kendt. Vi antager, at organismerne har krav for mikronæringsstoffer, som ikke findes i de syntetiske flydende medier, men kun som urenheder i den agar, som stiver de faste medier. Desuden er det kendt at langt de fleste bakterier foretrækker at kolonisere abiotiske eller biotiske overflader i naturlige miljøer, og at en sådan biofilmdannelse er vigtig for bakteriernes trivsel.


Vi vil derfor i dette projekt isolere nye dyrkbare mikroorganismer gennem nye dyrkningsstrategier. Vi vil relatere dyrkningsaktiviteterne med målinger af det fysisk-kemiske mikromiljø i søjlerne i forsøget på at konstruere det optimale dyrkningsmedium. Under ekspeditionen i 2002 viste vi, at det er muligt at tappe flere liter alkalint ikait-vand fra søjlernes indre. Dette ikait-vand vil sammen med ikait-mineral blive brugt ved fremstilling af nye dyrkningsmedier. Sammen med målinger af ilt, temperatur, salinitet, sulfid, pH mm. på stedet, vil det være muligt at isolere og karakterisere nye organismer, som hidtil ikke har ladet sig dyrke i laboratoriet. I projektet vil vi desuden studere mikroorganismernes stofskifte og undersøge, om indlejrede organismer udgør næringskilde for de mikrobielle samfund i søjlerne. Hidtidige studier af søjlerne har afsløret en markant lugt af svovlbrinte, og undersøgelser af vand fra søjlernes indre har vist, at der findes forholdsvis meget sulfat i kildevandet. Vi vil derfor fokusere på at undersøge svovlkredsløbet i søjlerne.


Bestemmelse af oprindelsen af alkalifile ikait-organismer

Ikaitsøjlernes alder antages at være maximalt 8.000 år, idet iskappen under sidste istid dækkede hele Ikkafjorden. Dette er et relativ kort tidsrum i evolutionsmæssig sammenhæng, så de specielle alkalifile ikait-organismer har sandsynligvis ikke kunnet nå at udvikle sig fra almindelige marine bakterier. DNA-sekvens undersøgelser af 16S rDNA fra de tre søjler høstet i 2002 viser da også, at mikroorganismer i søjlerne er mere beslægtede med organismer fra andre alkaline miljøer i Afrika, USA og Asien, end de er med organismer fra det omgivne marine miljø. Men hvordan de alkalifile bakterier har kunnet sprede sig til Ikkafjorden er ikke kendt. Ikait-organismerne kan have deres oprindelse i gamle alkaline kilder fra oceanet eller fra soda søer og alkaline miljøer som f.eks. Mono Lake i Amerika, Lake Bogoria m.fl. i African Rift Valley og soda søer i Central Asien.


Vi vil i dette projekt forsøge at løfte en flig af sløret om ikait-organismernes oprindelse. Projektet vil undersøge, om alkalifile ikait-bakterier kan isoleres fra de omgivne marine miljøer og om bakterierne kan overleve eksponering til det saltholdige marine miljø, som findes uden for søjlerne. Samtidig vil vi studere den mikrobielle diversitet i udvalgte økologiske nicher i og omkring Ikkafjorden. Specielt vil vi fokusere på den is, som kommer ind i Ikkafjorden om vinteren. De let alkaline kilder, som findes på Ikkafjordens sider og som munder ud i fjorden skal undersøges, for at se om disse økologiske nicher indeholder alkalifile organismer. Vi vil generere DNA-sekvenser af 16S rRNA gener isoleret fra økologiske nicher i og omkring Ikkafjorden. Disse sekvenser skal sammenlignes med tilsvarende sekvenser fra søjleorganismer og med sekvenser i databaser, som rummer 16S sekvenser af organismer fra andre alkaline habitater.