Text & Photos: Isha Athale, Maia El-Zahab
Hi! We are Isha & Maia, the marine microbiologists on board the METEOR!
Both of us are international students who left our home countries to pursue careers in science, specifically in microbial ecology, at the Carl von Ossietzky University of Oldenburg. We never dreamt that we would be conducting fieldwork for our PhDs in the middle of the Atlantic Ocean! Now that we’re here, we’d like to give you a glimpse into what we are doing on board and why.
Our day starts with preparing the lab for all the incoming seawater samples, which come from the topmost layer or “skin” of the ocean, down to a depth of 600 m. We mount filters on six different filtration devices and lay out the tubes where these filters will eventually be stored. During this preparation, our amazing colleagues are busy collecting the seawater for us. The sea surface microlayer (a widespread Surface-Film, which influences exchange processes between Ocean and Atmosphere) and the underlying water (one meter below the ocean surface) are collected by the Autonomous Surface Vehicle HALOBATES. The other depths are collected by using Niskin bottles mounted on a CTD.
Image: Isha placing filters on the different filtration devices. // Isha beim Platzieren von Filtern auf den verschiedenen Filtergeräten.
On a single station, we filter a total of 120 liters of seawater. This necessitates a lot of filters, which hold the answers to the questions of:
- Which microbes live in these depths?
- What are they doing?
- How are they doing it?
All of these questions will be answered throughout the following year using marker gene sequencing (16S rRNA analysis), sequencing of entire genomes of microbial communities (metagenomics), studying the proteins of these communities (metaproteomics), microscopy, and flow cytometry.
However, this “left-over”, filtered seawater does not go to waste! A more specific question we utilize this water for is:
How does the B vitamin availability and concentration differ in depth profiles of the North Atlantic?
To answer this question, we perform solid-phase extraction, a method in which the filtrates are passed through cartridges that trap the B vitamins. The cartridges will be analyzed back in our Labs in Oldenburg using Liquid Chromatography Mass Spectrometry, which quantifies and identifies the B vitamins.
Image: Maia flash-freezing the filters using liquid nitrogen (left) and performing solid-phase extraction with “the Octopus” (right). // Maia friert die Filter mit flüssigem Stickstoff ein (links) und führt eine Festphasenextraktion mit „dem Kraken” durch (rechts).
Although stations are physically and mentally demanding, we still find time to enjoy the cozy evenings with the people on board, the amazing views of the ocean, and the late-night stargazing.
This cruise is definitely diverse in terms of different working groups with different research questions. There are teams studying the atmosphere, teams studying the physical aspects of the ocean, and our team studying the biological aspects of it. This may sound like several isolated stories, but it is quite the opposite. Our data is complementary, and we all contribute to one story, and we are glad to be a part of it.
Deutsch
Hi! Wir sind Isha & Maia, die Meeresmikrobiologen an Bord der METEOR!
Wir sind beide internationale Studenten, die ihre Heimatländer verlassen haben, um an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg eine wissenschaftliche Karriere in der mikrobiellen Ökologie zu verfolgen. Nie hätten wir gedacht, dass wir die Feldforschung für unsere Doktorarbeiten mitten im Atlantik betreiben würden, nun sind wir aber hier! Im folgenden geben wir einen Einblick in das, was wir an Bord tun und warum.
Unser Tag beginnt mit der Vorbereitung des Labors für all die im Laufe des Tages ankommenden Meerwasserproben, die aus der obersten Schicht oder „Haut” des Ozeans bis zu einer Tiefe von 600 m entnommen werden. Als Vorbereitung montieren wir Filter auf sechs verschiedene Filtergeräte und legen die Röhrchen aus, in denen diese Filter später aufbewahrt werden. Während dieser Vorbereitungen sind unsere großartigen(!) Kollegen damit beschäftigt, das Meerwasser für uns zu sammeln. Das Surface Microlayer (weitverbreiteter Oberflächenfilm, wodurch Austausch-Prozesse zwischen Ozean und Atmosphäre verlaufen) und das darunter liegende Wasser (in bis zu einem Meter unter der Meeresoberfläche) werden vom autonomen Oberflächenfahrzeug HALOBATES gesammelt. Die anderen Tiefen werden mit Niskin-Flaschen gesammelt, die an einer CTD angebracht sind.
An einer einzigen Station filtern wir insgesamt 120 Liter Meerwasser. Das bedeutet jede Menge Filter (!), die Antworten auf folgende Fragen enthalten:
- Welche Mikroben leben in diesen Tiefen?
- Was tun sie?
- Wie tun sie das?
All diese Fragen werden im Laufe des folgenden Jahres mithilfe der Markergen-Sequenzierung (16S-rRNA-Analyse), der Sequenzierung ganzer Genome mikrobieller Gemeinschaften (Metagenomik), der Untersuchung der Proteine in diesen Gemeinschaften (Metaproteomik), der Mikroskopie und der Durchflusszytometrie beantwortet.
Dennoch wird das „übrig gebliebene”, gefilterte Meerwasser nicht verschwendet! Eine spezifischere Frage, für die wir dieses Wasser verwenden, lautet:
Wie unterscheiden sich die Verfügbarkeit und Konzentration von B-Vitaminen in den Tiefenprofilen des Nordatlantiks?
Um diese Frage zu beantworten, führen wir eine Festphasenextraktion durch ein Verfahren, bei dem die Filtrate durch Kartuschen geleitet werden, die die B-Vitamine auffangen. Die Kartuschen werden aufbewahrt und später in unseren Labors in Oldenburg mittels Flüssigchromatografie-Massenspektrometrie analysiert, wodurch die B-Vitamine quantifiziert und identifiziert werden.
Obwohl die Stationen körperlich und geistig anstrengend sind, finden wir dennoch Zeit, die gemütlichen Abende mit den Menschen an Bord, die atemberaubende Aussicht auf den Ozean und das nächtliche Sternegucken zu genießen.
Diese Expedition ist in Bezug auf die verschiedenen Arbeitsgruppen mit unterschiedlichen Forschungsfragen definitiv sehr vielfältig. Es gibt Teams, welche die Atmosphäre untersuchen, Teams, die physikalische Aspekte des Ozeans untersuchen, und unser Team, das die biologischen Aspekte untersucht. Das mag nach mehreren isolierten Geschichten klingen, aber das Gegenteil ist der Fall. Unsere Daten ergänzen sich, und wir alle tragen zu einer Geschichte bei, und wir sind froh, ein Teil davon zu sein.