Doktorsvörn í líffræði - Pauline Anne Charlotte Bergsten

Doktorsefni: Pauline Anne Charlotte Bergsten

Heiti ritgerðar: Rannsókn á neðanjarðar örverusamfélögum í basalti á eldfjallaeyjunni Surtsey við Ísland (Exploration of the Microbial Communities within the Basaltic Subsurface of the Volcanic Island Surtsey in Iceland)

Andmælendur:
Dr. Steffen L. Jørgensen, dósent við Háskólann í Bergen, Noregi
Dr. Oddur Þ. Vilhelmsson, prófessor við Háskólann á Akureyri

Leiðbeinandi: Dr. Viggó Þór Marteinsson, prófessor við Matvæla- og næringarfræðideild HÍ og fagstjóri hjá Matís

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Pauline Vannier, verkefnastjóri hjá Matís
Dr. Snædís H. Björnsdóttir, dósent við Líf- og umhverfisvísindadeild HÍ

Doktorsvörn stýrir: Dr. Snæbjörn Pálsson, prófessor og deildarforseti Líf- og umhverfisvísindadeildar HÍ

Ágrip
Surtsey er eldfjallaeyja á rekbelti suðaustan við Ísland. Hún myndaðist í röð neðansjávargosa á árunum 1963-1967 og hefur verið friðuð síðan. Surtsey hefur þá sérstöðu að þar hefur verið mögulegt að rannsaka landnám lífvera og framvindu vistkerfa frá upphafi. Rannsóknin sem hér er lýst snýr að örverusamfélögum í eynni, í umhverfi þar sem nýmyndað basalt mætir jarðhita og sjó. Þar er að finna breytilegt hitastig sem nálgast efri mörk þess sem talið er lífvænlegt. Alþjóðlegur rannsóknarleiðangur var farinn til Surtseyjar árið 2017 til að afla sýna með borunum. Kjarnasýnum var safnað á mismunandi dýpi ásamt vatnssýnum og heitri gufu úr sprungum á yfirborði eyjarinnar. Þessi doktorsritgerð er fyrsta heildstæða rannsóknin á örverusamfélögum neðanjarðar í Surtsey. Margvíslegum aðferðum var beitt til að rannsaka þau einstöku sýni sem aflað var. Markmiðið var að auka þekkingu á samfélögunum og efnaferlunum er þau byggja á. Samsetning örvera var greind með því að raðgreina tegundaákvarðandi 16S rRNA gen og annað erfðaefni sem einangrað var úr umhverfinu. Að auki voru bakteríustofnar einangraðir og þeim lýst og smásjáraðferðum beitt. Magn DNA var metið í borkjörnum en samkvæmt því var fjöldi örvera áætlaður á bilinu 5×104 til 1×106 á gramm. Niðurstöðurnar bentu til þess að afar lítinn lífmassa væri að finna í umhverfinu. Slíkt eykur áhrif mengunar sem getur orðið við sýnatökur. Þrátt fyrir lítinn lífmassa eru örverusamfélög neðanjarðar í Surtsey mjög fjölbreytt og samanstanda bæði af bakteríum og arkeum. Sumar þeirra eru jaðarörverur eða hafa áður greinst í jarðvegi og sjó en aðrir hópar eru lítt þekktir. Greiningar á ættartengslum og lífsháttum benda til þess að sumar fái orku úr lífrænum efnum en aðrar úr ólífrænum og tengist hringrásum brennisteins, köfnunarefnis og metans. Þó tókst ekki að styðja þessar niðurstöður með greiningum á umhverfiserfðamengjum. Fjölmargar auðgunarræktir voru framkvæmdar við ólík skilyrði og með mismunandi ætum. Um 200 bakteríustofnar voru einangraðir. Þar af voru nokkrar nýjar tegundir og einni þeirra, hitakæru bakteríunni Rhodothermus bifroesti lýst að fullu, erfðamengi hennar raðgreint og samanburður gerður við tvær þekktar tegundir sömu ættkvíslar. Í ljós kom að við aðstæðurnar sem notaðar voru tókst aðeins að einangra um 2,15% af þeim örverum sem kennsl voru borin á með 16S rRNA raðgreiningum. Smásjárgreiningar á hraunsýnum sýndu ýmis form sem líktust örverum í samtengdum blöðrum í basaltgleri. Niðurstöður rannsóknarinnar í heild bentu til mikils landnáms örvera í Surtsey á þeim 50 árum sem liðin eru frá goslokum. Örverurnar gætu hafa dreifst frá nálægum vistkerfum og aðlagast umhverfinu í hrauninu. Niðurstöðurnar sem lýst er í þessari ritgerð mynda grunn að framtíðarrannsóknum á örverusamfélögum neðanjarðar í Surtsey og framvindu samfara breyttum aðstæðum eins og lækkandi jarðhita.

Um doktorsefnið

Pauline Bergsten fæddist 17. október 1989 og ólst upp í Saint-Maur-des-Fossés í Frakklandi. Hún útskrifaðist með BS-gráðu í lífvísindum frá Sorbonne-háskóla í Frakklandi árið 2013. Árið 2015 lauk hún MS-gráðu í líffræði frá sama háskóla, með áherslu á auðlindir sjávar. Rannsóknirnar stundaði hún við hafrannsóknarstofur í Roscoff og Villefranche-sur-Mer and Banuyls-sur-Mer og við Université Bretagne Sud. Pauline hóf störf hjá Matís árið 2016 og ári síðar hóf hún doktorsnám í líffræði við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands. Foreldrar hennar eru Ulrik Bergsten, verkefnastjóri hjá Crédit Agricole Group, og Michèle Bergsten, fyrrum stjórnandi í upplýsingatækni við Banque de France, en hún lést árið 2009. Pauline á þrjár systur, þær Marie, Emmu og Charlotte, og hún býr í Reykjavík ásamt sambýlismanni sínum Lucasi.