Tomography of bacteria–mineral associations within the deep-sea hydrothermal vent shrimp Rimicaris exoculata

Abstract

Rimicaris exoculata flourishes around deep-sea hydrothermal vent environments along the Mid-Atlantic Ridge (MAR). Epibiotic bacteria and minerals found within the branchial chamber of the shrimp are of interest in the search for the metabolic energy pathways sustaining shrimp swarms at the Rainbow vent site (MAR). Here we examine the three-dimensional (3D) relationships between epibionts and their associated minerals. The morphology and chemical composition of the minerals were analysed by Energy Filtering Transmission Electron Microscopy (EFTEM) and the 3D organisation was determined by Transmission Electron Tomography (TET). The minerals are preferentially associated with small, rod-shaped bacteria. The iron oxide deposits exhibit three main associations with the bacterial exterior: (1) close, (2) zoned/layered and (3) distant. Iron is the most prevalent element, with a close association with the bacteria, and co-occurs with oxygen. 3D reconstructions reveal a discontinuous network of deposits around the bacteria, showing the intricate nature of these iron oxides. Rimicaris exoculata prospère autour des sources hydrothermales profonds de la ride Médio-Atlantique (MAR). Les bactéries épibiontes et les minéraux se trouvant dans la chambre branchiale de ces crevettes présentent un intérêt dans la recherche des voies métaboliques de transfert d'énergie vers les agrégations des crevettes à Rainbow (MAR). Nous avons examiné les relations tridimensionnelles entre les épibiontes et leurs minéraux associés. La morphologie et la composition chimique des minéraux ont été analysées par microscopie électronique à transmission en perte d'énergie (EFTEM), et l'organisation 3D a été déterminée par tomographie électronique à transmission (TET). Les minéraux sont préférentiellement associés à de petites bactéries en bâtonnet. Les dépôts d'oxyde de fer présentent trois types d'association avec la partie externe des bactéries : (1) proche, (2) en zones/en couches et (3) distante. Le fer est l'élément prédominant. Il présente une association proche avec les bactéries et est co-localisé avec l'oxygène. Les reconstructions en 3D révèlent un réseau discontinu de dépôts autour des bactéries, qui montre la complexité de ces oxydes de fer.