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Giftiges Farbenspiel

Wie überleben Mikroben im hochgiftigen, sauren Rio Tinto?

Rio Tinto
Der Rio Tinto in Spanien ist hochgiftig, dennoch leben in ihm Mikroorganismen, deren Abbauprodukte dem Wasser und Sediment diese rote Farbe verleihen. © Andreas Kappler/ Universität Tübingen

Hier überleben nur die Härtesten: Der Rio Tinto im Südwesten Spaniens gehört zu den lebensfeindlichsten Orten der Erde. Denn das Wasser dieses Flusses ist salzig, sauer und hochgradig mit giftigen Schwermetallen belastet. Dennoch leben in dieser Giftbrühe Mikroorganismen, die durch ihre Stoffwechselprozesse Eisen oxidieren und so dem Wasser seine leuchtend rote Farbe verleihen. Wie sie dies tun, könnte einiges über potenzielle Mikroben auf dem Mars verraten.

Der Rio Tinto – auf Deutsch „roter Fluss“ – trägt seinen Namen zu Recht: Stellenweise leuchtet der etwa 100 Kilometer lange Fluss in der spanischen Provinz Huelva prächtig orange bis blutrot. Das jedoch bedeutet nichts Gutes: Das Wasser im Mündungsgebiet des Flusses ist eine wahre Giftbrüche: Hohe Konzentrationen an giftigen Schwermetallen wie Kupfer, Nickel, Arsen, Eisen und Kadmium, gelöst in hochprozentiger Schwefelsäure machen das Wasser zu einem extrem sauren und lebensfeindlichen Milieu.

Woher kommen die Schwermetalle?

Der Rio Tinto verdankt seine Giftbrühe jedoch nicht neuzeitlichen Industrieeinleitungen, sondern trägt seine Schwermetallfracht vermutlich schon seit Jahrtausenden: „Begonnen hat die Verschmutzung jedenfalls schon sehr früh, in der Kupferzeit, vor rund 5.000 Jahren“, berichtet Sara Kleindienst von der Universität Tübingen. Schon damals bauten Menschen am Oberlauf des Flusses oberhalb des sogenannten Pyritgürtels im Süden der Iberischen Halbinsel Erz ab.

In diesem Gesteinsgürtel sind Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei und Eisen sowie große Eisensulfid-Ablagerungen zu finden. Beim Abbau des Erzes kam das Eisensulfid mit dem Sauerstoff der Luft in Kontakt, so dass bestimmte Mikroorganismen Eisen und Schwefel oxidieren konnten. „Dabei entsteht blutrotes, extrem saures Wasser, das jährlich tonnenweise weitere giftige Metalle wie Mangan, Kobalt, Nickel und Cadmium aus den Felsen löst und in den Fluss spült“, erklärt die Forscherin.

Eisen als Mikroben-„Futter“

Trotz der hohen Belastung des Flusswassers ist der Rio Tinto aber keineswegs biologisch tot. Es gibt dort eine einzigartige Gemeinschaft von Mikroorganismen, die mit den salzigen, sauren und giftigen Bedingungen bestens klarkommen. Woher diese Bakterien die Energie für ihren Stoffwechsel gewinnen und wie sie die Ablagerung oder Ausschwemmung von Schwermetallen im Mündungsgebiet des Rio Tinto beeinflussen, haben Kleindienst und ihre Kollegen jüngst untersucht.

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Die Untersuchungen bestätigen, dass die meisten Mikroben im Flusswasser ihre Energie aus gelöstem Eisen gewinnen. „Dabei können sie Eisenminerale bilden und weitere toxische Metalle um ihre Zellwand herum ausfällen. Diese Aggregate aus Zellen und Mineralen werden dann flussabwärts bis in das Mündungsgebiet transportiert“, sagt Kleindiensts Kollege Andreas Kappler. Dort übernehmen andere Eisenoxidierer, die mit dem hohen Salzgehalt zurechtkommen, die weitere Ausfällung von Metallen.

Parallelen zum frühen Mars

Durch die eisenoxidierenden Bakterien im Rio Tinto werden farbenprächtige Minerale wie Goethit, roter Hämatit, Schwertmannit und Jarosit gebildet, die sich im Sediment des Flusses ablagern. Sie sind es auch, die auf dieser Aufnahme für die intensive rote Färbung von Wasser und Ablagerungen sorgen. „Faszinierenderweise wurden die gleichen Minerale von dem Mars-Rover Curiosity im Sediment des Marskraters Gale entdeckt“, berichtet Sergey Abramov von der Universität Tübingen.

„Tatsächlich lockt der Rio Tinto Astrobiologen aus aller Welt an, um das hypothetische Leben auf dem Mars zu studieren“, ergänzt Kappler. Denn es wäre möglich, dass auch auf dem Roten Planeten einst Mikroben solche Minerale schufen. Dies könnte dort vor 4,1 bis 3,7 Milliarden Jahren durch ähnliche säureliebende Mikroorganismen in einem großflächigen Flusssystem ausgelöst worden sein wie im Rio Tinto.

Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen

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