Zodletone Mountain

Der Zodletone Mountain (mit Schreibvariante Zadletone Mountain[1], gelegentlich auch Mount Zodletone genannt) ist ein Berg in den Vereinigten Staaten.[2] Er liegt im Osten des Kiowa County etwas westlich vom angrenzenden Caddo County im südwestlichen Teil des Bundesstaates Oklahoma (etwa 120 Meilen von Oklahoma City entfernt).[3][4][5] Am Nordhang des Bergs[6] befindet sich die sulfidreiche und streng anaerobe artesische Zodletone-Quelle (englisch Zodletone Spring) mit einem Mikrobenobservatorium der National Science Foundation (NSF).

Zodletone Mountain

Wichita Mountains Byway – Blick auf den Mount Zodletone von Südwesten

Höhe 499 m (72 m über 427 m Umgebung)
Lage Kiowa County, Oklahoma, Vereinigte Staaten
Gebirge Slick Hills Range
Dominanz 4,4 km → Bally Mountain
Koordinaten 34° 59′ 44″ N, 98° 41′ 20″ W
Zodletone Mountain (Oklahoma)
Zodletone Mountain (Oklahoma)

Karte der Höhenverwerfungen im Bereich Wichita-Berge (im Süden) / Anadarko-Becken

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Beschreibung

Der Zodletone Mountain liegt ca. 500 Meter über dem Meeresspiegel[4][5] oder ca. 75 Meter über dem umliegenden Gelände.[7][2][A 1] An seinem Fuß ist er etwa 1,9 Kilometer breit.[A 2] Der Berg liegt im Anadarko-Becken (englisch Anadarko basin),[8] daher ist das Land um den Zodletone Mountain größtenteils flach.[A 3] Der Zodletone Mountain ist daher eine markante Erhebung, die sich über das umgebende Niveau der Landschaft erhebt.[1] Der Berg ist fast vollständig von Grasland umgeben,[9] dazu gibt es in der Region um den Berg etliche Seen.[6][A 4]

Der Zodletone Mountain bildet das nördlichste Glied der Slick Hills Range,[7] der höchste Ort in der Umgebung ist der Bally Mountain (569 Meter über dem Meeresspiegel), 4,4 km südlich des Mount Zodletone.[A 5] Der Zodletone Mountain ist sehr dünn besiedelt, es gibt nur ungefähr 2 Einwohner pro Quadratkilometer.[10][11] Der Postleitzahlbereich (englisch ZIP Code delivery area.) ist OK 73062; die nächste größere Stadt – Carnegie – ist 14,3 km nordöstlich des Zodletone Mountain gelegen.[11]

Klima

Das Klima ist feucht und subtropisch.[12][13] Die Durchschnittstemperatur beträgt 18 °C. Der heißeste Monat ist der Juli mit 32 °C und der kälteste der Januar mit 2 °C.[14] Die durchschnittliche Niederschlagsmenge beträgt 783 Millimeter pro Jahr. Der nasseste Monat ist der April mit 104 Millimeter Regen, der trockenste der Januar mit 25 Millimetern.[15]

Anfahrt

Man kann der Oklahoma 58 südlich von Carnegie für 11 km folgen. An diesem Punkt biegt man auf einem unbefestigten Straßenabschnitt nach Westen für 4,8 km ab, dann nach Süden für 800 m zu einem weißen zweistöckigen Farmhaus um Besuchserlaubnis einzuholen (Stand 1988).[7]

Zodletone Spring
Zodletone Spring, Sedimente unter dem Quellwasser[16]

Am Nordhang des Mount Zodletone die artesische Zodletone-Quelle (englisch Zodletone Spring) mit einem Mikrobenobservatorium der National Science Foundation (NSF).[8][3][17] Die Quelle wurde zuerst von Havens 1983 beschrieben.[8] Es handelt sich um eine sulfidreiche und streng anaerobe Kohlenwasserstoffquelle niedriger Temperatur (englisch anaerobic hydrocarbon seep).[3] Die Quelle führt ca. 8 ℓ/min über eine Strecke von ca. 20 m,[18] wo das Wasser über den Stinking Creek[19][20] Richtung Norden in den nahe gelegenen Saddle Mountain Creek mündet.[21][6] Die Quelle ist ein eingefasster Bereich von etwa 1 m², der mit Biomasse und weichen Sedimenten bis zu einer Tiefe von mindestens 15 cm gefüllt ist.[20] Der Sulfidgehalt des Quellwassers beträgt 8–10 mᴍ (mmol/ℓ),[22][23] der an elementarem Schwefel (englisch zero valent sulfur) 1,0–1,5 mᴍ.[20] Die Konzentration von Natriumchlorid (Salinität) beträgt etwa 0,7–1,0 % (bis ca. 0,2 ᴍ),[18] deutlich weniger als Meerwasser (ca. 3,5 %). In den durch die Mikroben gebildeten Matten steigt diese jedoch auf 2–5 %, und im Boden bis auf 25–30 % (in 30 respektive 5 cm Tiefe).[18] Bei den in hohen Konzentrationen nachgewiesenen Kohlenwasserstoffen handelt es sich um gasförmige, d. h. kurzkettige Alkane (Methan, Ethan und Propan).[18]

Seit 2001 erforscht ein Team von Wissenschaftlern der University of Oklahoma (OU) und der Oklahoma State University (OSU) die mikrobielle Gemeinschaft (Mikrobiom) an der Zodletone-Quelle.[3]

Mehrere Faktoren machen diese Quelle zu einem äußerst interessanten Forschungsstandort für Geologen und Umwelt-Mikrobiologen. Das Quellwasser mit seinem hohen Sulfid- und Methangehalt schafft entlang seines Laufs den Berg hinab eine mikrobielle Mattenumgebung mit einer hohen Vielfalt und die eine Gruppe einzigartiger geochemischer und mikrobieller Prozesse aufweist.[24][25]

Eine Liste der dort vorzufindenden Mineralien findet sich auf mindat.org.[13] Diese Umgebung weist viele Ähnlichkeiten mit Verhältnissen auf, wie sie auf der Erde während eines Zeitraums vor fast zwei Milliarden Jahren herrschten. Damals gab es in der Erdatmosphäre keinen Sauerstoff, stattdessen war Methan reichlich vorhanden. Schwefelreaktionen waren wahrscheinlich häufig. Das Ökosystem der Quelle und des Quellbaches bietet daher die Chance, die Biologie und Geochemie der frühen Erde zu studieren.[3][16] Untersucht werden daher die Rolle von Mikroorganismen (insbesondere Bakterien und Archaeen) im Kohlenwasserstoff- (d. h. Erdöl-) und Schwefel-Stoffwechsel, sowie von Mikroeukaryoten[3] (eukaryotischen Mikroben: Protisten und Mikropilzen).

Bakterien

Unter den Bakterien fanden sich bekannte und neue Gruppen u. a. der Grünen Schwefelbakterien (Chlorobien), der Grünen Nichtschwefelbakterien (Chloroflexi[21]), der Planctomyceten (mit Isolat Zi62[26][27]), der Cyanobakterien (Ordnung Oscillatoria[8]), sowie Vertreter der Saccharibacteria (früher als TM7 bezeichnet, hier mit extrem hoher Diversität vertreten[28]), der Parcubacteria (alias OD1,[29] mit Isolat ZFos45e05[30][20]), der Microgenomates-Gruppe (OP11[31]) und der Absconditabacteria (SR1[32]).[3] Darüber hinaus wurden in der Quelle Hinweise auf neue Bakterienphyla Candidate division CSSED10-310 (vorläufige Bezeichnung; mit Spezies Candidate division CSSED10-310 bacterium)[33][34] und Ca. Krumholzibacteriota (mit Spezies Ca. K. zodletonense)[35] gefunden.

Archaeen

Unter den Archaeen fand man neben Crenarchaeota[18] unerwartet an mehreren Stellen im Frühjahr ein Vorkommen von Halobacteria (Euryarchaeota), obwohl das Quellwasser selbst eigentlich einen für diese einen zu geringen Natriumchlorid-Gehalt hat[3][23] (jedoch nicht die Matten und der Boden, s. o.). Identifiziert wurden[3]

  • aus der Ordnung Haloferacales die Gattungen Haloferax (mit Spezies Hfx. sulfurifontis)[36][37] und Halogranum,[38] sowie
  • aus der Ordnung Halobacteriales die Gattungen Haladaptatus (mit Spezies Hap. paucihalophilus)[39][40] und Halosarcina[41]

Eine Weitere in der Quelle gefundene Archaeengruppe ist die der Asgard-Archaeen, u. a. mit:

  • AMARA-1 sp016933055 (GTDB)[42] mit Ca. Lokiarchaeota archaeon isolate Zod_Metabat.1044 (NCBI)[17]
  • Ca. Thorarchaeota archaeon isolate Zod_maxbin.0292[43]
  • Ca. Heimdallarchaeota archaeon isolate Zod_Metabat.460[44]

Asgard-Archaeen und insbesondere unter diesen die Heimdall-Archaeen gelten als Kandidaten für den Ausgangspunkt der Entwicklung komplex-zellulärer Organismen (Eukaryoten), der Eukaryogenese.

Protisten und Mikropilze

Unter den mikrobiellen Eukaryoten fanden sich Hinweise auf bekannte Protisten-Gruppen wie Cercozoa, Alveolata und Stramenopile.[3] Die Stramenopile gehörten zum großen Teil der Gattung Cafeteria (Ordnung Bicosoecida) oder der Ordnung Labyrinthulida (Schleimnetze) an, obwohl beide bisher vor allem in marinen Lebensräumen gefunden wurden.[19][22]

Die Mehrzahl der beobachteten Pilzsequenzen gehört zu Ascomycetes-Hefen der Ordnung Saccharomycetales oder steht beispielsweise den Basidiomycetes-Hefen aus der Ordnung Tremellales sehr nahe. Es wurden auch Sequenzen einer von Ustilaginomycetes (Brandpilze) und eine neue Pilzgruppe mit der vorläufigen Bezeichnung LKM (alias Zeuk1) gefunden, benannt nach dem Stamm LKM11 aus dem Lac Pavin (Frankreich).[45][22][19]

Viren

Die Viren des Ökosystems der Zodletone-Quelle sind derzeit (Stand Mitte Januar 2023) noch nicht gut erforscht. Die RNA-Sequenz EMS013 (evtl. Gattung Cystovirus) sowie zwei weitere Beispiele deuten auf das Vorhandensein von RNA-Bakteriophagen hin.[46] Da Protisten der Gattung Cafeteria gefunden wurden, so könnten ggf. auch deren Viren, zu denen das DNA-Riesenvirus Cafeteria-roenbergensis-Virus (CroV) gehört, ebenfalls vorkommen.

Anmerkungen
  1. Topografische Bestimmung aus DEM 3"-Daten von Viewfinder Panoramas.
  2. Die größte Ausdehnung der Kontur um die topografische Hervorhebung.
  3. Bestimmt aus dem Schnittpunkt aller Höhendaten (DEM 3") von Viewfinder Panoramas innerhalb eines 10-Kilometer-Radius.
  4. Laut GeoNames im Umkreis von 20 Kilometer, verglichen mit der durchschnittlichen Seen-Dichte der Erde.
  5. Der Punkt, der laut den Höhendaten von GeoNames am höchsten über dem lokalen Horizont liegt.

Einzelnachweise
  1. Zodletone Mountain (aka Zadletone Mountain). AnyPlaceAmerica.
  2. c d Zodletone Mountain. geonames.org
  3. α β γ δ Michael Morrison: A Microbial Observatory at Zodletone Spring. Stand: ab 2010.
    Anmerkungen: Statt Caddo County muss es Kiowa County heißen. Manbeachte den möglicherweise hinter der Karte versteckten Text (Copy+Paste). Im Text heißt es „Andarko Mountains“, anderswo „Andarko Basin“. Halogranum ist als Halogaranum verschrieben.
  4. Zodletone Mountain. Mapcarta.
  5. Zodletone Mountain, Kiowa County OK. MountainZone.com
  6. Zodletone Mountain
  7. R. N. Donovan, P. Younger, C. Ditzell: Some aspects of the geology of Zodletone Mountain, southwestern Oklahoma. In: O. T. Hayward (Hrsg.): DNAG Centennial Field Guides, Geological Society of America Nr. 4, 1. Januar 1988; doi:10.1130/0-8137-5404-6.99, Google Books.
  8. Mostafa S. Elshahed, John M. Senko, Fares Z. Najar, Stephen M. Kenton, Bruce A. Roe, Thomas A. Dewers, John R. Spear, Lee R. Krumholz: Bacterial Diversity and Sulfur Cycling in a Mesophilic Sulfide-Rich Spring. In: Appl. Environ. Microbiol. (AEM), Band 69, Nr. 9, S. 5609–5621; September 2003; doi:10.1128/AEM.69.9.5609-5621.2003, PMC 194924 (freier Volltext), PMID 12957951.
  9. NASA Earth Observations: Land Cover Classification. NASA/MODIS, archiviert vom Original am 28. Februar 2016; abgerufen am 28. Februar 2016 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/neo.sci.gsfc.nasa.gov Memento im Webarchiv.
  10. NASA Earth Observations: Population Density. NASA/SEDAC, archiviert vom Original am 9. Februar 2016; abgerufen am 9. Februar 2016 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/neo.sci.gsfc.nasa.gov Memento im Webarchiv.
  11. Zodletone Mountain. Oklahoma Hometown Locator.
  12. M. C. Peel, B. L. Finlayson, T. A, McMahon: Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. In: Hydrology and Earth System Sciences. 11. Jahrgang, 2007, S. 1633–1644, doi:10.5194/hess-11-1633-2007.
  13. Zodletone spring, Kiowa County, Oklahoma, USA. mindat.org
  14. NASA Earth Observations Data Set Index. NASA, archiviert vom Original am 3. Februar 2016; abgerufen am 3. Februar 2016 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/neo.sci.gsfc.nasa.gov Memento im Webarchiv.
  15. NASA Earth Observations: Rainfall (1 month - TRMM). NASA/Tropical Rainfall Monitoring Mission, archiviert vom Original am 12. April 2016; abgerufen am 12. April 2016 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/neo.sci.gsfc.nasa.gov Memento im Webarchiv.
  16. C. Ryan Hahn, Ibrahim F. Farag, Chelsea L. Murphy, Mircea Podar, Mostafa S. Elshahed, Noha H. Youssef: Microbial Diversity and Sulfur Cycling in an Early Earth Analogue: From Ancient Novelty to Modern Commonality. In: ASM Journals: mBio, Band 13, Nr. 2, 8. März 2022; doi:10.1128/mbio.00016-22.
  17. NCBI Nucleotide: MAG: Candidatus Lokiarchaeota archaeon isolate Zod_Metabat.1044
  18. Kristen N. Savage, Lee R. Krumholz, Mostafa S. Elshahed, Aharon Oren: Isolation and characterization of novel extreme halophilic archaea from a low-salt, high-sulfide spring. Presented at the National Science Foundation Microbial Observatories Workshop. Oral Presentation. Washington, D.C., 2007.[3]
  19. Qingwei Luo, Lee R. Krumholz, Fares Z. Najar, Aaron D. Peacock, Bruce A. Roe, David C. White, Mostafa S. Elshahed: Diversity of the microeukaryotic community in sulfide-rich Zodletone Spring (Oklahoma). In: Appl. Environ. Microbiol. Band 71, Nr. 10, Oktober 2005, S. 6175–6184; doi:10.1128/AEM.71.10.6175-6184.2005, PMID 16204536, PMC 1265994 (freier Volltext), PDF.
  20. Mostafa S. Elshahed, Lee R. Krumholz, Stephan Sievert, Kristen N. Savage, Paul Philp: Zodletone Spring Microbial Observatory: Phylogenetic Diversity and Metabolic Capabilities of Novel Microorganisms In Sulfide-Saturated Habitats. Powerpoint-Präsentation; National Science Foundation Microbial Observatories Workshop, Washington, D.C., 2007.[3]
  21. Kristen N. Savage, Lee R. Krumholz, Lisa M. Gieg, Victoria A. Parisi, Joseph M. Suflita, Jon Allen, R. Paul Philp, Mostafa S. Elshahed: Biodegradation of low-molecular-weight alkanes under mesophilic, sulfate-reducing conditions: metabolic intermediates and community patterns. In: FEMS Microbiology Ecology, Band 72, Nr. 3, 1. Juni 2010, S. 485–495; doi:10.1111/j.1574-6941.2010.00866.x.
  22. Qingwei Luo, Fares Z. Najar, Bruce A. Roe, Lee R. Krumholz: Culture independent survey of the microeukaryotic community in a mesophilic sulfide and sulfur-rich spring. Powerpoint-Präsentation; 104th general meeting of the American Society for Microbiology. New Orleans, LA, 2004.[3] (Memento vom 21. Januar 2023). Slideshow. Anm.: Die Pilzgruppe LKM ist hier als Zeuk1 bezeichnet.
  23. Kristen N. Savage, Mostafa S. Elshahed, Lee R. Krumholz: A novel halophilic archaeon from a low salt high sulfide spring – Halophilic Archaea at Zodletone Spring. Powerpoint-Präsentation; Texas and Missouri valley branches combined fall 2005 meeting, Denton, TX, 2005.[3] (Memento vom 20. Januar 2023) SlideShow.
  24. Emma E. Bachman, Desiree Hullaster, Lee R. Krumholz, Andrew S. Elwood Madden: Biotic and Abiotic Mineralogical Signatures Induced by Euxinic Methane-rich Brine Spring Discharge. In: Geological Society of America Abstracts with Programs, Band 50, Nr. 6, Januar 2018; Conference: GSA Annual Meeting in Indianapolis, Indiana, USA; doi:10.1130/abs/2018AM-324175, ResearchGate.
  25. Anne M. Spain, Mostafa S. Elshahed, Fares Z. Najar, Lee R. Krumholz: Metatranscriptomic analysis of a high-sulfide aquatic spring reveals insights into sulfur cycling and unexpected aerobic metabolism. In: PeerJ, 22. September 2015, e1259; doi:10.7717/peerj.1259, PMID 26417542, PMC 4582958 (freier Volltext).
  26. NCBI Taxonomy Browser: planctomycete Zi62
  27. Mostafa S. Elshahed, Noha H. Youssef, Qingwei Luo, Fares Z. Najar, Bruce A. Roe, Tracy M. Sisk, Solveig I. Bühring, Kai-Uwe Hinrichs, Lee R. Krumholz: Phylogenetic and metabolic diversity of Planctomycetes from anaerobic, sulfide- and sulfur-rich Zodletone Spring, Oklahoma. In: Appl. Environ. Microbiol. (AEM), Band 73, Nr. 15, S. 4707–4716, August 2007; doi:10.1128/AEM.00591-07, PMID 17545322, PMC 1951033 (freier Volltext), Epub 1. Juni 2007.
  28. NCBI Nucleotide: Search: TM6 Bacterium Zodletone
  29. NCBI Taxonomy Browser: Parcubacteria group (heterotypic synonym: candidate division OD1)
  30. NCBI Nucleotide: Uncultured bacterium clone ZFos45e05 16S ribosomal RNA gene
  31. NCBI Taxonomy Browser: Microgenomates group (heterotypic synonym: candidate division OP11)
  32. NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Absconditabacteria (vernacular name: candidate division SR1)
  33. Archana Yadav, C. Ryan Hahn, Mostafa S. Elshahed, Noha H. Youssef: Five Metagenome-Assembled Genomes of the Rare Phylum CSSED10-310 from Zodletone Spring (Oklahoma, USA). In: ASM Journals: Microbiology Resource Announcements, Band 10, Nr. 26, 1. Juli 2021; doi:10.1128/MRA.00414-211, journals.asm.org (PDF).
  34. NCBI Taxonomy Browser: candidate division CSSED10-310, Details: candidate division CSSED10-310, NCBI Nucleotide: MAG: candidate division CSSED10-310 bacterium isolate Zod_Metabat.1153.
  35. NCBI Taxonomy Browser: "Candidatus Krumholzibacterium zodletonense" Youssef et al. 2019, Details: NCBI Nucleotide: MAG: Candidatus Krumholzibacterium zodletonense isolate 171
  36. DSMZ BacDive: DSM:16227, species: Haloferax sulfurifontis Elshahed et al. 2004; doi:10.13145/bacdive5936.20221219.7.1.
  37. Erin A. Lynch, Morgan G. I. Langille, Aaron Darling, Elizabeth G. Wilbanks, Caitlin Haltiner, Katie S. Y. Shao, Michael O. Starr, Clotilde Teiling, Timothy T. Harkins, Robert A. Edwards, Jonathan A. Eisen, Marc T. Facciotti: Sequencing of Seven Haloarchaeal Genomes Reveals Patterns of Genomic Flux. In: PLoS ONE, Band 7, Nr. 7, e41389, 24. Juli 2012; doi:10.1371/journal.pone.0041389, PMID 22848480, PMC 3404096 (freier Volltext).
  38. NCBI Taxonomy Browser: Halogranum
  39. NCBI Taxonomy Browser: Haladaptatus, Details: NCBI Nucleotide: Haladaptatus paucihalophilus DX253.
  40. LPSN: Species Haladaptatus paucihalophilus, mit DSMZ: Haladaptatus paucihalophilus DSM 18195 = DX253T
  41. LPSN: Genus Halosarcina
  42. GTDB: AMARA-1 sp016933055 (species), Detail: GCA_016933055.1 AMARA-1 sp016933055, strain Zod_Metabat.1044
  43. NCBI Nucleotide: MAG: Candidatus Thorarchaeota archaeon isolate Zod_maxbin.0292
  44. NCBI Nucleotide: MAG: Candidatus Heimdallarchaeota archaeon isolate Zod_Metabat.460
  45. NCBI Taxonomy Browser: fungal sp. LKM11, Details: NCBI Nucleotide: Fungal sp. LKM11 18S ribosomal RNA gene.
  46. Siddharth R. Krishnamurthy, Andrew B. Janowski, Guoyan Zhao, Dan Barouch, David Wang: Hyperexpansion of RNA bacteriophage diversity. In: PLoS Biology, Band 14, Nr. 3, 24. März 2016, e1002409; doi:10.1371/journal.pbio.1002409, PMID 27010970, PMC 4807089 (freier Volltext), PDF.
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