A Soproni Egyetem és tudományos partnerei a termálvizek biofilmjeiben kutatták az ősi folyamatokat

A Soproni Egyetem két kutatója és tudományos partnereik nemzetközileg is kiemelkedő felfedezést tettek a mikrobák által kialakított karbonátstruktúrák (sztromatolitok) fejlődésével kapcsolatban. Az eredményeket a neves Scientific Reports tudományos folyóiratban publikálták. Az új kutatás hozzájárulhat a földtörténeti múltban kialakult karbonátszerkezetek megértéséhez, és segíthet a hasonló folyamatok modern összefügéseinek feltárásában. A témában a Soproni Egyetem a HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont és az ELTE szakemberei dolgoztak együtt. 

A sztromatolitok réteges karbonátképződmények, amelyeket fotoszintetizáló cianobaktériumok alakítanak ki. Több mint 3,5 milliárd éves múltra tekintenek vissza, így a Föld legősibb fosszíliái közé tartoznak. Ezek az organizmusok az ősi óceánok/tengerek sekély vizeinek óriás területein alkottak telepeket és kulcsszerepet játszottak az archaikumi földi légkör oxigéntartalmának növelésében körülbelül 2,2 milliárd évvel ezelőtt.  A tudomány számára ökológiai és evolúciós szempontból is érdekes megismerni ezeknek a különleges karbonátképződményeknek a kialakulását. Azonban tanulmányozások nehézkes, mivel napjainkra az aktívan fejlődő sztromatolitok száma jelentősen lecsökkent.

1. ábra: A 79,2 °C-os hőmérsékletű termálvíz felszínre érkezése során fehér színű kalcium-karbonát válik ki, melynek felszínén gazdagon burjánzó vörös és zöld színű réteges biofilmek, vagyis baktériumok alkotta szövedékek képződnek (Makk Judit ábrája).

A Soproni Egyetemen működő Funkcionális Genomika és Bioinformatika csoport két munkatársa Dr. Lange-Enyedi Nóra Tünde és Prof. Dr. Sipos György kutatóprofesszor dolgozott együtt az Eötvös Loránd Tudományegyetem és a HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont, Földtani és Geokémiai Intézet kutatóival. A Borsod-Abaúj-Zemplén vármegyei Köröm-termálkút tanulmányozása során olyan biogén szerkezeteket figyeltek meg, amelyek felépítése hasonlít az ősi sztromatolitokéhoz. A termálkút környezetében 3-5 cm vastagságú vörös és zöld színű, réteges, karbonátgazdag biofilmeket vizsgáltak (1. ábra) és megállapították, hogy a baktériumok alkotta szövedékek kedvezőtlen körülmények között is képesek növekedni, például alacsony szervesanyag-tartalom, 79,2 °C-os hőmérséklet, magas sótartalom és jelentős arzén-koncentráció mellett. Összefüggést találtak a bakteriális közösségek összetétele, a fizikokémiai tulajdonságok és a mészkőkiválás folyamata között. Elsőként írták le a hasonlóságot a jelenleg is élő és fejlődő vörös biofilm szerkezete és a fosszilizált sztromatolitok között (2. ábra).

2. ábra: A biofilmek szerkezete. A) A biofilmet átszövő különféle hosszúkás baktériumsejtek eltérő színű rétegeket képeznek. B) Az ásványok gyöngysorszerűen helyezkednek el a biofilmben a fénymikroszkópos képen. C) A fonalas sejtek létraszerű hálózatot alkotnak a pásztázó elektronmikroszkópos képen. D) Változatos alakú sejtek (kék nyíl) és az általuk termelt nyálkaanyag (piros nyíl) stabilizálják az ásványokat. A baktériumok és az ásványok szoros kapcsolatát mutatja, hogy a sejtek elpusztulásuk során üregeket hagynak maguk után (sárga nyíl) (Makk Judit ábrája).  

Ez a kutatás nagymértékben hozzájárul a sztromatolitok kialakulásának hátterében álló geobiológiai folyamatok megértéséhez, mind a mai környezetben, mind a földtörténet során. Az eredmények bővítik a biogén karbonátképződéssel kapcsolatos ismereteinket, keretet adva a megkövesedett mikrobiális struktúrák értelmezéséhez, valamint jelentőségükhöz az ősi ökoszisztémák rekonstrukciójában. A kutatás során használt nagy áteresztőképességű molekuláris biológiai módszerek alkalmazhatók más szakterületeken is, mint egyéb földtani és erdészeti kérdések megválaszolásában. 

A kutatást az NKFIH ANN141894, a HUN-REN SA-41/2021, az ELTE Tématerületi Kiválósági Program TKP2020-IKA-05, az Európai Unió és Magyarország Kormánya RRF-2.3.1–21-2022–00014 sorszámú pályázatai támogatták.

A szerzők az eredményeket a rangos Scientific Reports nevű folyóiratban közölték:
Makk, J., Németh, Á.Cs., Tóth, E., Németh, P., Kovács, I., Dobosy, P., Demény, A., Sipos, G., Borsodi, A.K., Lange-Enyedi, N.T. (2025): Actively forming microbial mats provide insight into the development of microdigitate stromatolites. Scientific Reports, 15:5497. (https://doi.org/10.1038/s41598-025-90175-0)