Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Leben unter extremen Bedingungen

Leben unter extremen Bedingungen

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 22.04.2016 15:36

2500 Meter unterhalb des Meeresbodens erbohrte das japanische Bohrschiff Chikyu im Sommer 2012 die Reste eines ehemaligen Waldbodens. In ihm leben immer noch Mikroben, Nachfahren der damaligen Waldbodenbewohner. Es ist allerdings nicht unbedingt die beste Umgebung, in der sie existieren müssen. Auf dem Tiefbohrsymposium in Heidelberg stellten zwei Wissenschaftler ihre jüngsten Erkenntnisse über die tiefste bislang gefundene Lebensgemeinschaft vor.

Das japanische Bohrschiff Chikyu auf dem Weg zum Einsatzgebiet. (Bild: Jamstec/IODP)„Die Überraschung war“, so Clemens Glombitza von der dänischen Universität Aarhus, „dass die Organismen dort unten überhaupt so lange überlebt haben.“ Denn der sumpfige Boden ist vor ungefähr 20 bis 25 Millionen Jahren durch tektonische Aktivität an seinen heutigen Platz tief unterhalb des Ozeanbodens gesunken. Durch 1180 Meter Wassersäule und dann noch einmal 2447 Meter Meeresboden bohrte die Chikyu, um den Kern mit ehemaligem Waldboden zu gewinnen. In dieser Tiefe herrschen Temperaturen zwischen 40 und 50 Grad Celsius. „Dabei haben gewöhnliche Mikroben arge Probleme“, sagt Glombitza, „sie sind ja keine Spezialisten, die an irgendwelchen Hydrothermalquellen sitzen und heiße Temperaturen von früh an gewöhnt sind.“

Trotzdem gelingt den buchstäblichen Feld-/Wald- und Wiesenmikroben dort unten seit gut zwei Dutzend Millionen Jahren das Überleben. Allerdings haben sich ihre Generationszeiten extrem gedehnt. Teilen sich ihre Pendants an der Oberfläche im Minuten- oder Stundentakt, lässt man sich in der Tiefen Biosphäre gern mal 1000 Jahre Zeit damit. Glombitza und sein Kollege Kai Mangelsdorf vom Geoforschungszentrum in Potsdam haben untersucht, wie die Einzeller das bewerkstelligen. „Die Energie, die ihnen dort unten zur Verfügung steht, reicht unter den derzeitigen Bedingungen für weitere fünf Millionen Jahre aus“, sagt Clemens Glombitza. Falls sich die Mikroben zusätzliche Quellen erschließen können, können sie sogar noch länger durchhalten.

Mikroben aus einem Bohrkern, der vor Nordost-Honshu in 2500 Meter Tiefe unter dem Meeresboden erbohrt wurde. (Bild: JAMSTEC)

Mikroben aus einem Bohrkern, der vor Nordost-Honshu in 2500 Meter Tiefe unter dem Meeresboden erbohrt wurde. (Bild: JAMSTEC)

Als Nährstofflieferant fungieren vor allem Kohleschichten, die sich dort unten mit dem normalen Sediment abwechseln. Die Bakterien können die organischen Verbindungen, aus denen die Kohle besteht, durch eigene Enzyme in leichter verwertbare Bruchstücke zerlegen. Allerdings kostet diese Methode wiederum Energie, denn die Mikroben müssen die Enzyme ja erst einmal bilden. Deshalb nehmen sie die Hilfe der Hitze gerne an, die ihnen normalerweise so zu schaffen macht. „Die Temperaturen verändern das organische Material“, sagt Kai Mangelsdorf, „weil Bindungen geschwächt oder sogar gespalten werden können.“ Wenn die Hitze der Erde die langkettigen Kohlenwasserstoffe der Kohle in kleinere Stücke spaltet oder die Bindungen zumindest so weit schwächt, dass die bakteriellen Enzyme nur noch das Werk vollenden müssen, erleichtert das das Mikrobenleben ungemein.

Das dichteste Leben fanden die Wissenschaftler in den Kontaktschichten zwischen gröberen Sedimenten und der Kohle selbst. Die Kohlen lieferten Nährstoffe, während die Sedimentschichten als Transportraum dienten. Ihn brauchen die Einzeller, um zum Beispiel schädliche Stoffwechselprodukte zu entfernen. Die Kohlen selbst waren genau aus diesem Grund gar nicht so beliebt, denn „ihre Durchlässigkeit“, so Mangelsdorf, „ist nicht sehr hoch“. Weil die aus den Kohlen austretenden Nährstoffe aber mittels Diffusion nur wenige Zentimeter weit in die angrenzenden Schichten wanderten, sind die gut versorgten Zonen eng begrenzt. In diesen nur wenige Zentimeter dicken Schichten lebten im Durchschnitt rund 1000 Zellen pro Kubikzentimeter. Verglichen mit normalem Erd- oder Meeresboden ist das kaum der Rede wert, in der Tiefen Biosphäre jedoch entspricht das einem wahren Brennpunkt des Lebens. Schon ein paar Dutzend Zentimeter entfernt fristeten nur noch ganz vereinzelte Einzeller im Sediment mehr schlecht als recht ihr Dasein.