 Velkommen til Danskernes Akademi. I dag skal der handle om jordens største økosystem. Det er et økosystem, de færeste af os er kendskab til, for det er den dybe havbund, og den er udlukkende befolket af mikroorganismer. Det er så små, at vi ikke kan se dem med det blotte øje. Jorden er en blå planet, hvor os aner dækker en stor del af den så overflade. Det erkender man nok nemt, hvis man tager et kig ikke på jordens forsid, men på jordens bagsid. Der kan man se, at verdenshavne dækker 70% af jordoverfladen. Det gemtslidt lige dybde i verdenshavne er 3-4 km. Det er så dybt, at solen stråler aldrig rammer havbunden. Dækker havbunden til et meget ekstremt miljø i det, at den henlægger i konstant mørke, der er kolossalt tryk på grund af de store havdybter. Der er koldt, der er ildfrit bare nogle ganske få sentimenter ned i havbunden, og så er den meget næringsfattig. Her kan I se et billede af havbunden, det lys I kan se. Det skyldes ikke sollyset, det skyldes derimod det lys, der bliver sendt ud fra den undervandsbåde, som jeg sidder i og tager billedet. Billedet er taget på 2 km. styfte, og her kan man virkelig se, hvor kold havbunden kan virke. At havbunden er et goldsted, fik man mistanke om ved et ufrivilligt eksperiment tilbage i 60'erne. På dit tidspunkt sank undervandsbåden Alvin, som I ser her, og her siger Iens moderskib Atlantis, da Alvin var ved at blive søsat. Der var tre besætningsmedeligere om bord. De nåede heldigvis alle samler hopp ud inden undervandsbåden Sank, men deres madpakke blev tilbage i undervandsbåden. Den madpakke lå nede i undervandsbåden, på bunden af havud på 2 km. styfte i 11 måneder, indtil det endelig lykket, så få heist Alvin op igen. Da man kiggede på madpakken, blev man meget overrasket, for man så, hvad I ser på billedet her, en næsten intakt pølse sandwich. Det vil sige, at det her organiske materiale har ligget på bunden af havud i 11 måneder, og det er stort set ikke blevet nedbrugt. Og det bekræftede folk i deres tro på, at havbunden var et galt levested. Renfejse så konkluderede en række forskere tilbage i 1973, at havbunden var karakteriserede ved en ubetydelig mikrobial aktivitet. Den var basalt set at betragte som et kæmpestort køleskab, hvor der næsten ikke foregik nogen aktivitet. Den opværdelse blev heldigvis ændret i 1985, for der i gang satte man et stort international forskningsprojekt, Ocean Drilling Program, der gik ud på at bruge ned i havbunden og tage prøve op til biologiske undersøgelser. Helt essentielt for det forskningsprojekt var boreskibet Jottes Resolution, som I ser her. Boreskibet er stadigvæk aktivt flere af mine kollegere har haft den fornøjelse at være på togt med dem, og centralt på boreskibet kan I se bordtornet her. For det bordtorn kan man samle stålrører af 10 meters længde, som man borer ned igennem. Jottes kan operere på alskillige kilometer vanddybde, så det er rigtig mange stålrører, der skal samles for, at man kan nå ned til havoverfladen. Når man når havoverfladen, så begynder man at bore. Det foregår med et borerhoved, som I ser her. Som man borer ned i havbund, putter man flere og flere stålrører i toppen, og så ledes kan man borer dyber og dyber ned. Når man når ned til en dybde, hvor man gerne vil have taget en prøve, så kan man fra midten af borerhovedet udsendte en ti meter lang stålrører, hvor I kan opsamle en havbundsprøve. Det er selvfølgelig helt essentielt, at havbundsprøven bliver opsamlet under forhold, hvor den ikke bliver forerenet med havvand. Man bruger havvand dels til at skylde den havbunds smud og væk, som man borer ned igennem. Og dels også til at køle borerhovedet, så der er masser af havvand selv dybt ned i sedimentet, hvor man borer. Moden, hvor man kan kontrollere, at man ikke får en forurening med havvand, det er, at i det øjeblik, at den centrale havbundskærne opsamler, bliver udløst, så der samtidig bliver udløst en række sporstoffer, som man efterfølgende kan analysere for, når man kommer hjem i laboratoriet. Hvis man finder de sporstoffer i sine prøver, så ved man, at de var blevet forerenet med havvand, og så durer de selvfølgelig ikke til vores analyser. Da man i 80'erne fik taget de første prøver fra sådan nogle havbundskærner her, og fik kigget på dem i mikroskopet, gjorde man en chokkerende opdelse. Der var nemlig masser af liv, der var masser af mikrobielle celler i prøverne. Det man så var at billede noget lignende det, I kan se her. Her har vi taget en havbundsprøve, og så har vi farvet alle de mikrobielle celler, der er i, med en farve, der binder sig deres afmateriale, og så lyser op. Som I kan se på billede, kan I se en række lysende prækker, og de er alle samme mikroorganismer. De er ikke særlig store, de er kun en tusinde del af en millimeter lange, men der er mange af dem, og det var en vigtig opdelse. Hvad er det så for nogle mikroorganismer, vi finder dernede? Ja, men sandheden er, at det ved vi ikke præcis, men vi ved dog, at mikroorganismerne er de så kaldte prokarioter. Prokarioter er enten bakterier eller arkærer. Bakterier og arkærer, de ligner hinanden, amofologi. De ser nogenlunde ensud og nogenlunde lige store. Du kan se billede af dem her igen med en længde på omkring en tusinde del af en millimeter, det vil sige en ny meter. Og det samme gør så gældende for arkærerne. Hvis man kigger på deres bestanddele, deres byggesten, deres afmateriale, så er bakterier og arkærer dog fuldstændig forskellige. De er lige så forskellige, som vi er forskellige for en gærsvamp. Da man nu havde fundet mikroorganismer i den dybe havbund, så begyndte man at lede efter mere systematisk. Man fik taget prøver på en lang række forskellige geografiske lokaliteter og en lang række forskellige dybter i havbunden. Hvad I kan se på grafen her, er dybte i havbunden og så antallet af mikrobielle celler man har talt i havbundskærnene. Og dybten strækker sig fra 1 centimeter og helt ned til 1 kilometer dybte. Og hver enkelt røde præk på den her figure, det repræsenterer entilling, hvor der sidder et mikrobiolog ved mikroskopet og talt antallet af lysende prækker i en havbundsprøve. Og det I kan se, det er, at selv i de allerdybeste havbundsprøver, som man har analyseret, der finder man stadig en masse celler. 1 million per cubic centimeter. Vel at bemerke, så falder antallet af mikrobielle celler med cirka en faktor tusind, fra overfladen af havbunden til den dybeste del af havbunden, men man finder stadig mikroorganismer nede. Hvis man prøver at rejne ud, hvor mange mikroorganismer findes der med dybten i havbunden og hvor meget havbund findes der på jorden, så kan man rejne ud, hvor mange mikrobielle celler findes der begravet i havbunden på jorden. Og hvis man gør det, så når man et astronomisk antall. 10 i 30 mikrobielle celler findes begravet i havbunden på jorden. Og det er et astronomisk antall. Det kan vi se, hvis man sammenligner det med antallet af stjerner i universet. Der er kun 10 i 25, næsten 1 million gange mindre. Det her antallet mikrobielle celler, der findes i havbunden, er 100 gange flere end antallet af mikrobielle celler, der findes i verdentagen og på landjorden. Og de udgører simpelthen 10-30% af den samlede, leven, biomasse på jorden. Er kendelsen af, at havbunden er jordens største øvekussystem, og den udelukkende er befolket med mikrobielt liv, har afføjet et helt nyt forskningsfelt, nemlig marine mikrobiologi. Og det er et forskningsfelt i en enorm udvikling. Og det er til tross for, at det er meget tidskrevne og ressourcekrevne, at opnå prøver fra den dybe havbund. Til gengæld så er den dybe havbund næsten fuldstændig ude i forsket, og den enorme mikrobielle biomasse, der findes, rejser en række meget vigtige spørgsmål. For eksempel er havbundens mikroorganis på levende. Hvad lever de af? Hvem er de? Og har deres til stedeværelsen nogle betydning for os på overfladerne jorden? Et af de første spørgsmål af de levende, det faktisk først besvaret sidste år af en japansk forskergruppe. De to havbundens prøver fra 200 meters dybte ned i havbunden, og så foderede de mikroorganismerne, der er i, med nogle næringsstoffer, som de havde mærket med nogle stabile isotopper. Optagelsen af sådan nogle isotopper i mikroorganismerne, det kan man måle. Det kan man måle med et instrument, som især her på billedet, en nanosecondertion med masse spektometer. Nano relaterer bestemt ikke til størrelsen på instrumentet. Det relaterer til gengæld til, at instrumentet kan måle optagelsen med meget stor præcision i en enkelt sælge. Resultaterne som den japanske forskergruppe fik ud af det, det var sådan nogen, som viser på billedet her. I kan se en lang række sæller. Vi mærker skalleringen hernede. Hvad enkelt sælle er igen, ligesom de sæller, vi har set tidligere billeder af, er omkring 1-2 mm langen, og hvad enkelt sælle er markeret med et nummer. De sæller, der kunne optage næringstofferne, som blev tilsat, er røde. Hvis man kigger på sællerne, kan man se, at næsten hver eneste sæller er rød. Det var ikke kun en prøve. Forskerne analyserede en række prøver, og i noget af den erkendelse er det omkring 40 % af de sæller, der er dybt begravet i havbunden, rent faktisk i livet. Nu ved vi, at de er i livet. Så må vi jo også spørgsmål hjemme, hvad de så er æterne. For at besvare det spørgsmål, skal vi vide, hvordan havbunden danser. Og det vil jeg lige bruge lidt par minutter til at fortælle jer om. Se, her ser vi et billede af oceanet og havbunden. Og havbunden danser ordentlig på en basaltisk havbundskorpe. Den basaltiske havbundskorpe er i konstant bevægelse, fordi den bliver hele tiden dannet fra nogle midt oceaniske bjergkæder, og så bevæger den sig ind mod kontinenterne, hvor den til sidst bliver begravet under kontinenterne. Dens bevægelse er meget, meget langsomt. Det er kun få centimeter per år, den bevæger sig. Det er nogle lunde samarbejde med at råbe med vores nejlevokser. Men som havbunden på transportbond bliver flyttet hen over havbundskorpen, ja, men så bliver der aflejret døde alger, dødt så plankton og mineralkorn ovenpå den. Og det er sådan, at havbunden opbygges. Nogle af de her døde alger og de døde dyr, der tryser ned gennem vandsøglen, de vil blive nedbrugt allerede i vandsøglen. Men andre af dem vil rent faktisk nå havbunden. Når de når havbunden, vil nogle af dem blive nedbrugt til koldioxid, som igen bliver frigivet til vandsøglen, men nogle andre af dem vil blive begravet. Det vil sige, havbunden vokser i størrelse for hvert år. Hvert år bliver der aflejret lidt mere, end der bliver nedbrugt. Så den øverste del af havbunden er ganske ung, hvoromod den lederste del af havbunden bliver dannet i fortiden. Det gør, at hvis vi kigger på vores graf her, som jeg viste tidligere, og dybte i havbunden fra 1 centimeter til 1 kilometer, og så antallet af celler i hver eneste dybte. Hvis man går ind og kigger på, hvilken alder har havbunden i den dybte, hvor cellerne optreder, så kan man se, at der findes faktisk et ganske stort antallet celler, der optreder i havbunden, der bliver dannet for op til 10 millioner år siden. Det vil sige, de mikroorganismer, der lever i den dybte i havbunden, de skal leve af det samme stof, som de har tykket på i 10 millioner år. Og hvordan det kan lade sig gøre, det ved vi endnu ikke, og det er noget af det, vi arbejder på. Vi har dog nogle idéer om, hvordan det kan lade sig gøre. Som mikroorganismerne i den dybe havbund, de overlever altså på en meget gammel madpakke. Og måden, hvorved de overlever, det er ved at have en meget lav stofskifte-rate. En så lav stofskifte-rate, at det rykker ved vores idé om, hvad der er grænserne for liv på jorden. Så man kigger på den graf her, så kan man se stofskifte-raten passelte for mikroorganismer, hvor vi har kigget på stofskifte-raten for mikroorganismer, der lever ved overfladen af jorden, det vil sige i sø og i havvand, og så for mikroorganismer, der lever dybt i havbunden. Da stofskifte-raten kan afhænge at temperaturen, så er vi selvfølgelig også temperaturen med som et par meter. Det man kan se, det er, at mikroorganismerne, der lever i sø og havvand, det vil sige ved overfladen, de har en stofskifte-rate, der er 1000 til 10.000 gange højere, end stofskifte-raten for mikroorganismer, der lever dybt nede i havbunden. Man kan omrejle en stofskifte-rate til en generations tid, det vil sige, hvor lang tid er en sælde om at dele sig, så om at vokse. Og hvor mikroorganismer, der lever i sø og i havvand, typisk er en uge til en time om at vokse og dele sig, ja, men så er mikroorganismer, der lever dybt i havbunden, med 100 til 10.000 år om at dele sig. Og hvordan de blad kan ligge og vente på i år tusinder, på at få lov at samle energi nok til at dele sig, det har vi endnu ingen ide om. Jeg kan sige til sammenligning, så deler de ekologiske sælder, vi har i vores time, så en gang hver 20. minut. Så nu ved vi, at havbundens mikroorganismer leverne. Vi ved, hvad de lever af. De lever af den madpakke, de har haft med dig ned fra begyndelsen af, at havbunden blev dannet. Men hvem er de så? Typisk i klassisk mikrobiologi, når man vil vide, hvad en mikroorganisme fortager sig, når man vil kende til en mikroorganism, ja, man så isolerer man den i en ringkultur, og i ringkulturen kan man så studere, hvilke temperaturer de vokser godt ved, hvilke næringstoffer de kan lide at spise og så videre. Klassisk mikrobiologi er altså baseret på isolering og dyrkning af mikroorganismer. Hvis jeg skulle basere min forskerkarriere på at dyrke en mikroorganisme med en generationstid på 10.000 år, så er jeg ikke nåt langt. Så det vil sige, de her klassiske mikrobiologiske metoder, den kan vi ikke bruge til at undersøge livet i den dybe undergrund. I stedet for, så må vi basere os på dyrknings uavhængige metoder. Dyrknings uavhængige metoder, de baserer sig på DNA. Så når vi, hvad vi tidgør, så ud på rådhusbugt, hænder en søgle op fra havbunden med vores store gravitationens borer. Den her, den slipper vi i havoverfladen, og så synker den ellers ned ved den her 11 meter lange stålrør, og kan hente en kærne op. For 3 meter dybde i kærne, for eksempel, det er for at sige det svarte sediment af 3.000 år gammelt, der kan vi tage en cubic centimeter ud, og så kan vi isolere alt afmærntialet fra de millioner af celler, der findes i den cubic centimeter sediment. Fra det afmærntriale, der kan vi så opformere genetiske markører, og ved at samline de genetiske markører, vi finder i prøve med hinanden, og med genetiske markører fra kænte mikroorganismer, vi har i vores databaser. Ja, men så kan vi sige noget om artridommen og slækskabet af de mikroorganismer, vi finder i vores prøve. Det svære, så viser det sig typisk, at de mikroorganismer, vi finder, de er ikke nærbeslægtet med noget, vi kender, så det lærer vi ikke så meget af. Noget, vi dog lærer, vi har gørte, det er, at der er en enorm mikrobiel artsridomme i havbunden. Hvad ser I den her graf? Det er en analys af 30.000 genetiske markører, og så prøver vi at estimere, hvor mange artor representerer de 30.000 markører, og det viser sig, at de rent faktisk representerer op til 4.000 forskellige artor mikroorganismer. Og hvordan de kan leve sammen, og hvem af dem, der betyder meget for funktionen af økosystemet i havbunden, og hvilke nogen, der betyder mindre, det ved vi ikke. Det er noget af det, vi prøver at finde ud af. Og en måde, man kan finde ud af, hvad en mikroorganisme foretager sig. Det er ved at kigge på den skinung. Det er sådan, at alle organismers stofskifte i høj grad er dikteret af hvilke gener de koder, og dermed hvilke processer de kan udføre. Vi kan tage en enkelt mikroorganisme, så kan vi isolere den, den savnmateriale, opformere det og sikreter det, og ved så, at kigge på, hvilke gener er kodet i den savnmateriale, så kan vi prøve at rekonstruere den stofskifte. Det lyder simpelt i teorien, i praktisk er det svært, for det er meget svært at isolere rent fysisk en enkelt mikroorganisme, typisk kun af et par mikrometer størrelse. Der er der over måder at gøre det på, den måde vi har begyndet at sage, den hedder fluorescence assisted self-sorting på engelsk, og det er, består basalt i dag, at man har en tynd vandstrole, som man sender igennem en laser. Hver gang laseren det dikterer en enkelt celle, så den kunne lede vandstrømmen over i det rør med den enkelt celle. På den måde, så kan man sortere enkelt celler fra havbunden over i en plade, som vi ser her, der består af 344 individuelle brønne med et meget lille volume. Vi kan så lødes, sortere 344 forskellige celler over i de her brønne, der i kan vi opformere deres afmateriale og segmentere det, og der igennem lære noget om, hvilket stofskifte typer kunne ihenge. Det bringer mig til en opformering af min snak her i dag. For det første livet i den dybe havbund, det består af ukendte typer og mikroorganismer, men der er mange af dem, de udgør 10-30% af jordens levende biomasse. Mikroorganismerne, der lever i havbunden, er udsat for en ekstrem energibegrænsning, og livsvilkornene dernede er fundamentalt forskellige for de livsvilkorn, der optager på jordfladen. Vi tror, at mikroorganismerne har en afbørende betydning for mængden af dødt organisk materiale, der bliver begravet permanent i havbunden, og det igen kan påvirke den kemiske balance på jorden. Den dybe havbund er altså betragt som et udeforskekonsinent med en masse ukendte mikroorganismer med ukendte enskaber, og det gør geomikrobiologien til et superspændende forskningsfældt.