Mikrobiella samhällen och biomineraliseringspotential i bergpermafrost i Devaux-isgrottan i centrala Pyrenéerna

Gömda liv i en värld som försvinner

Högt uppe i de centrala Pyrenéerna krymper en relativt okänd isgrotta kallad Devaux tyst i takt med att klimatet blir varmare. Inne i denna frusna kammare har forskare upptäckt rika mikrobiga samhällen som lever i is som kan vara tusentals år gammal. Dessa små invånare överlever inte bara i permanent kyla och mörker; de kan också bidra till att bygga ömtåliga mineralformationer som bevarar spår av tidigare klimat. Att förstå hur detta dolda ekosystem fungerar kan berätta om framtiden för bergpermafrost, ge ledtrådar om liv i andra extrema miljöer och till och med inspirera nya sätt att utnyttja mikrober för teknik.

Grottan med tre slags is

Devauxgrottan ligger precis under den höjd där lufttemperaturerna håller sig kring fryspunkten året runt. Dess inre är indelat i tydliga zoner: rinnande flodvatten och droppande vatten nära ingången, säsongsis som smälter och fryser om vartannat varje år, och djupare områden med flerårig is som består från ett år till nästa. Forskarna provtog alla tre habitat—flytande vatten, säsongsis och långlivad is—för att jämföra deras kemi och deras levande samhällen. De fann att om vattnet var fruset eller flytande var den viktigaste faktorn som skiljde proverna åt: flytande flod- och droppvatten var kemiskt skilda från isen, särskilt vad gäller kol- och huvudjonsinnehåll, vilket bekräftar att varje del av grottan erbjuder en annan miljö för liv.

Udda mineral formade av mikrober

Devauxgrottan hyser en uppsättning ovanliga mineral som kallas kryogena grottkarbonater, vilka bildas när vatten fryser och pressar upplösta ämnen in i små fickor av kvarvarande vätska. När denna saltlösning blir mer koncentrerad kristalliserar mineral som kalcit, aragonit, vaterit, magnesiumrik kalcit och neskehonit. Med hjälp av högupplösta elektronmikroskop observerade teamet klot- och nålliknande karbonatstrukturer som starkt liknar mineralkonfigurationer kända från andra grottor där mikrober påverkar bildningen. Mikrobiella slemskikt och cellytor kan fungera som stomme där mineral kristalliserar och växer, särskilt under svagt basiska förhållanden rika på kalcium och magnesium. Dessa observationer tyder på att Devauxs mineral inte bara är produkten av enkel frysning, utan också av biologisk aktivitet.

Samhällen som trivs i kyla och mörker

För att se vem som lever i detta frusna habitat sekvenserade forskarna genetiska markörer från bakterier, arkéer och mikroeukaryoter (inklusive svampar och alger). De upptäckte mer än 9 000 distinkta genetiska varianter, dominerade av bakterier såsom Proteobacteria, Actinobacteria och Patescibacteria—grupper som ofta förekommer i kalla, näringsfattiga miljöer. Flytande vatten och säsongsis nära ingången innehöll fler ljusälskande organismer, inklusive cyanobakterier och gröna alger, i linje med deras sporadiska exponering för solljus. I kontrast var djupare flerårig is rikare på mikrober anpassade till mörker och knapphet, inklusive släkten som Lysobacter som kan bryta ner komplexa organiska ämnen. Svampsläkten som Penicillium och Cladosporium var också vanliga, sannolikt viktiga för att återvinna de små mängder organiskt material som finns. Anmärkningsvärt nog kunde över hälften av de eukaryota sekvenserna inte kopplas till kända organismer, vilket framhäver ett stort förråd av ”mikrobiellt mörker” som ännu inte beskrivits.

Metaboliska trick som bygger mineral

Bortom att katalogisera arter använde teamet både målinriktade genundersökningar och hel metagenomsekvensering för att sluta sig till vad dessa mikrober kan göra. I den fleråriga isen fann de gener kopplade till kolfixering, jäsning, metanmätabolism och kretslopp av kväve och svavel—all viktiga delar av grottans dolda kemi. Avgörande var att de identifierade gener för enzymer som är kända för att främja mineralbildning: ureaser och ammoniaklyaser som lokalt höjer pH, och karbananhydraser som påskyndar omvandlingen av koldioxid till karbonatjoner. De upptäckte också vägar för nitratrereduktion och sulfatreduktion, processer som kan förändra vattenkemin och gynna fällning av karbonat- och sulfatmineral. Även om förekomsten av dessa gener är låg och direkt aktivitet inte mättes, stöder deras närvaro, tillsammans med de mineralskulpturer som observerats i mikroskop, starkt idén att Devauxs mikrober bidrar till bakterieinducerad mineralfällning över långa tidsskalor.

Varför dessa frusna mikrober är viktiga

Devauxgrottan visar att även i till synes livlösa block av bergsis överlever komplexa mikrobila samhällen och omformar sina omgivningar på subtila sätt. Varje habitat—rinnande vatten, säsongsis och uråldrig flerårig is—huserar sin egen blandning av organismer och kemiska förhållanden, och tillsammans påverkar de vilka mineral som bildas och hur de växer. För icke-specialister är budskapet att mikrober kan agera som tysta ingenjörer i underjorden och lämna minerala ”fingeravtryck” som bevarar tidigare förhållanden. När permafrost och isgrottor krymper med klimatförändringarna fångar studier som denna ett försvinnande arkiv av både klimathistoria och biologisk mångfald, samtidigt som de erbjuder analogier för iskalla miljöer på andra planeter och månar där liknande mikrobe–mineralpartnerskap en dag kan hittas.

Citering: Muñoz-Hisado, V., Bartolomé, M., Osácar, M.C. et al. Microbial communities and biomineralization potential within mountain permafrost of the Devaux ice cave in the Central Pyrenees. Sci Rep 16, 6232 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37305-4

Nyckelord: isgrottor, mikrobiellt liv, biomineralisering, permafrost, kryogena mineral