Laboratoire de simulation d'un fer (II) riche système Upwelling précambrien Marine à explorer la croissance des bactéries photosynthétiques

L’objectif global de cette approche expérimentale est de simuler un système de remontée d’eau ferrugineuse et de détecter des profils géochimiques d’oxygène et de fer aqueux dans la colonne d’eau lorsque des cyanobactéries étaient présentes et produisaient de l’oxygène par photosynthèse. Cette méthode nouvellement mise au point peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’histoire de la Terre, telles que l’oxygénation de l’atmosphère et le dépôt de formations de fer rubanées. Le principal avantage de cette technique est que les conditions géochimiques qui auraient pu exister dans un océan précambrien peuvent être simulées à l’échelle du laboratoire, étudiées et observées à l’aide de méthodes modernes.

Bien que cette méthode puisse donner un aperçu des premières études de la Terre, elle peut également être appliquée à d’autres environnements modernes, tels que les études géomicrobiennes et les fluctuations chimiques dans les corps sédimentaires. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode auront du mal car la mise en place de l’expérience n’est pas triviale, mais la vidéo fournira des informations sur les étapes les plus critiques effectuées dans le protocole. La culture des bactéries, les premières étapes d’assemblage de la mise en place et les notes sur les matériaux de stérilisation sont toutes décrites dans le protocole textuel.

Notez que la solution cellulaire de Synechococcus 7002 doit être anoxique pour les expériences ultérieures. Par conséquent, éliminez l’oxygène soluble en faisant bouillonner la solution avec du dioxyde de carbone azoté anoxique à l’aide d’une seringue filtrée de 0,22 micron, avec une deuxième aiguille dans le bouchon pour relâcher la surpression. Afin d’arrêter la photosynthèse et la production d’oxygène, couvrez la bouteille de culture.

Après cinq minutes de bouillonnement, rincez l’espace libre. Pour assembler la colonne, placez-la sur une surface plane et stabilisez-la à l’aide d’un support de laboratoire et de pinces. Assurez-vous de travailler dans des conditions stériles et retirez soigneusement la feuille d’aluminium de l’ouverture supérieure.

Remplissez ensuite la colonne de billes de verre stérilisées. Ensuite, préparez un verre de montre pour bien fermer la colonne. Appliquez de la colle sur la surface intérieure où elle entrera en contact avec la colonne.

Ensuite, appuyez légèrement dessus vers le haut de la colonne. Laissez reposer pendant au moins six heures. Procédez à la fabrication des pièces jointes.

Tout d’abord, fixez le panneau d’échange de gaz de l’espace de tête à l’évent de l’espace de tête. Insérez ensuite les bouchons en caoutchouc butyle appropriés dans les seringues en verre remplies de coton. Ensuite, connectez la seringue en verre Luer Lock à l’aiguille en acier inoxydable correspondante.

Connectez ensuite la conduite de gaz anoxique au panneau d’échange de gaz de l’espace de tête à l’aide d’une autre aiguille en acier inoxydable Luer Lock. Après avoir effectué quelques connexions supplémentaires, assurez-vous de connecter le panneau de distribution du support au bouchon en butyle de la bouteille moyenne. Rincer la colonne d’instillation et le système capillaire à basse pression avec du gaz anoxique.

Laissez le gaz s’échapper par le capillaire de la bouteille moyenne, le connecteur à trois voies et les orifices d’échantillonnage. Rincez le gaz à travers l’instillation pendant au moins 20 minutes. Pour connecter le bouchon à la bouteille moyenne, fermez d’abord le flux de gaz anoxique à l’aide d’un collier de serrage sur le tube correspondant.

Soulevez ensuite légèrement le bouchon en caoutchouc butyle de la bouteille moyenne. Ensuite, insérez une seringue stérile remplie de coton avec une aiguille pliée dans l’espace de tête de la bouteille moyenne soufflant du gaz à 50 millibars et rincez l’espace de tête avec du gaz anoxique. Ensuite, retirez et remplacez rapidement le bouchon en caoutchouc par le bouchon préparé avec le capillaire.

Cela doit être effectué rapidement et avec une attention stricte à la stérilité pour éviter d’ajouter de l’oxygène et des bactéries. Ensuite, retirez la longue aiguille métallique pour fermer le couvercle. Ensuite, remplacez la longue aiguille métallique de la seringue en verre par une aiguille jetable et injectez du gaz anoxique dans le bouchon pour rincer l’espace de tête de la bouteille moyenne.

Faites-le pendant au moins quatre minutes. Fermez ensuite la conduite de gaz et retirez l’aiguille d’injection du bouchon. La surpression de gaz restante s’échappera par la seringue en verre.

Pour continuer, connectez la seringue à un bloc de gaz chargé de gaz anoxique tout en exerçant une légère pression sur le bloc de gaz. Le pack de gaz compensera la perte de volume dans la bouteille lorsque le fluide est pompé hors de celle-ci. Ensuite, connectez un bloc de gaz vide de dix litres pré-rincé à l’orifice libre du connecteur à trois voies qui est fixé aux bouteilles de décharge.

Assurez-vous de garder la vanne du bloc de gaz fermée. Réduisez maintenant la pression du gaz anoxique à moins de 0,1 millibar pour maintenir un débit constant de gaz de l’aiguille de dégazage. Ensuite, installez la pompe et relâchez le collier sur le tuyau pour accéder au fluide.

Ouvrez maintenant la vanne du pack de gaz vide et démarrez la pompe. Le pack collectera l’air déplacé des bouteilles de décharge lorsqu’elles sont remplies de fluide. Surveillez le remplissage du panneau de distribution de fluide et retirez le gaz restant du panneau au fur et à mesure qu’il se remplit en le maintenant en position inversée.

Le gaz est libéré par les capillaires reliés à la pompe. Ajustez la pompe à 0,45 litre par jour et surveillez la colonne qu’elle remplit avec du fluide. Enfin, installez la source lumineuse.

Positionnez-le à deux centimètres au-dessus de l’extrémité supérieure de la colonne. Couvrez ensuite les dix centimètres supérieurs de la colonne avec du ruban adhésif foncé ou du papier d’aluminium. Couvrez ensuite l’ensemble de l’instillation avec un textile foncé.

Pour l’inoculation, ayez six seringues avec des aiguilles assez longues pour atteindre le centre du corps de la colonne. Commencez par stériliser l’extérieur des bouchons en caoutchouc butyle sur les six orifices d’échantillonnage principaux. Utilisez 80 % d’éthanol et de flamme.

Ensuite, rincez une seringue avec du gaz anoxique. Ensuite, prélevez un millilitre de la solution de cellules anoxiques et injectez-le au centre de la colonne à travers les bouchons en caoutchouc butyle sur les six orifices d’échantillonnage. Si nécessaire, utilisez une pince à épiler stérile pour stabiliser l’aiguille à injecter.

Toutes les 24 heures, prélevez des échantillons de la colonne. Commencez par le port supérieur et descendez. Tout d’abord, rincez la seringue avec du gaz anoxique.

Ensuite, remplissez-le de gaz anoxique. Ensuite, retirez rapidement le capuchon en plastique et placez la seringue presque sur le connecteur du tube. Ensuite, éjectez le gaz dans la seringue et connectez fermement la seringue au connecteur.

Retirez maintenant la pince et prélevez un échantillon d’un millilitre de la colonne. Remettez la pince en place avant de retirer la seringue. Fermez ensuite fermement le connecteur avec son capuchon.

Répétez maintenant ce processus au port suivant en descendant dans la colonne. Une expérience de contrôle de dix jours sans bactéries inoculées a montré des concentrations d’oxygène constamment faibles sans fluctuations significatives du fer soluble dans toute la colonne d’eau ascendante. Au cinquième jour, les niveaux d’oxygène les plus bas étaient inférieurs à 15 milligrammes par litre, ce qui est essentiellement anoxique.

Avant l’inoculation le jour zéro, aucun précipité n’était visible, donc il n’y avait pas d’oxygène capable d’oxyder le fer soluble en précipités de fer. Les concentrations de fer soluble étaient constantes tout au long de la colonne d’eau de remontée. 84 heures après l’inoculation avec des cyanobactéries, une couleur verte s’est développée dans les deux premiers centimètres de la colonne, indiquant une croissance.

Une bande orange à moins trois centimètres indiquait une précipitation du fer due à la production d’oxygène par les cyanobactéries. Alors qu’avant l’inoculation, la concentration initiale d’oxygène était essentiellement nulle, après 84 heures de croissance, le profil en oxygène de la colonne supérieure a considérablement augmenté. À l’inverse, une baisse du fer soluble des profondeurs supérieures a également été mesurée.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la configuration et de la réalisation de l’expérience. La collecte d’échantillons liquides vous permettra à la fois de quantifier les paramètres géochimiques et d’effectuer des analyses cellulaires. Une fois maîtrisée, l’expérience peut être mise en place en une journée.

Après le début de la course, les changements dans la colonne d’eau peuvent être surveillés sur une période de plusieurs semaines s’ils sont effectués correctement. À la suite de cette procédure, d’autres configurations peuvent être utilisées pour répondre à des questions supplémentaires concernant les réductions insidieuses et les distributions microbiennes dans les corps sédimentaires.