Forscher finden aktive und vielfältige Mikroben-Gemeinschaft Ur-Bakterien leben seit Jahrtausenden unter dem Eis - scinexx | Das Wissensmagazin
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Forscher finden aktive und vielfältige Mikroben-Gemeinschaft

Ur-Bakterien leben seit Jahrtausenden unter dem Eis

Blick über den von Eis bedeckten Vida-See in der Antarktis. © Emanuele Kuhn, Desert Research Institute, Reno NV

Unter dem meterdicken Eis des Vida-Sees in der Antarktis haben Wissenschaftler eine uralte Gemeinschaft lebender, aktiver Mikroorganismen entdeckt. Die bakterielle Kommune ist seit mehr als 2.800 Jahren vollkommen von der Außenwelt abgeschnitten und hatte in dieser Zeit vermutlich weder zu Sonnenlicht noch zu Sauerstoff Zugang. Auch sonst sind die Lebensbedingungen extrem: Das Wasser, in dem die Mikroben leben, ist äußerst salzig, und die Temperaturen dort liegen ganzjährig niedriger als minus 12 Grad Celsius. Trotzdem scheint die Gemeinschaft nicht am Rand des Kollapses zu stehen: Sie gewinnt die fürs Überleben notwendige Energie vermutlich aus Wasserstoff, der sich bei chemischen Reaktionen der Salzsole mit dem umliegenden Gestein bildet, spekulieren die Forscher um Alison Murray vom Desert Research Institute in Reno. Sie stellen ihre Entdeckung im Fachblatt „Proceedings of the National Academy of Sciences“ vor.

Erste Hinweise auf Leben vor zehn Jahren

Der Lake Vida im Osten der Antarktis ist von einer um die zwanzig Meter dicken Eisschicht bedeckt und befindet sich auf mehreren hundert Meter starkem Permafrostboden. Ursprünglich hatten Wissenschaftler angenommen, dass er vollständig gefroren ist. Messungen zeigten dann jedoch, dass es unter der Eisschicht flüssiges Wassers gibt, das allerdings extrem salzhaltig und mit etwa minus 13 Grad Celsius auch sehr kalt ist. Trotz dieser widrigen Bedingungen machte der See bereits vor knapp zehn Jahren als potenzieller Lebensraum für ungewöhnliche Mikroben von sich reden: Damals hatten Wissenschaftler am unteren Ende von Eisbohrkernen organische Ablagerungen entdeckt, die eingefrorene Mikroorganismen enthielten. Sie spekulierten, dass es in der darunterliegenden Sole möglicherweise sogar noch lebende Pendants dieser Mikroben geben könnte.

Diese Annahme können Murray und ihr Team nun bestätigen. Sie führten in den Jahren 2005 und 2010 weitere Bohrungen durch. Beide Male habe sich das Bohrloch kurz darauf mit einer gelblichen Sole gefüllt, die bei Kontakt mit der Luft eine braun-rote Verfärbung annahm, berichten die Forscher. Eine genauere Analyse unter dem Mikroskop zeigte: Das salzige Wasser enthielt kugel- und stäbchenförmige Mikroorganismen in verschiedenen Größen, die nicht selten in zusammenhängenden Paaren auftraten – ein Hinweis auf eine kürzlich erfolgte Teilung. Zudem fanden die Wissenschaftler Anzeichen für einen aktiven Stoffwechsel und eine, wenn auch langsame, Eiweißproduktion in den Zellen.

Unerwartete Vielfalt

Elektronenmikroskopische Aufnahme einer im Vida-See gefundenen Mikrobe. © Murray et al. /PNAS

Insgesamt gab es mindestens 32 verschiedene Bakterienvarianten, die acht unterschiedlichen Stämmen zugeordnet werden konnten, berichtet das Team. Einige glichen bereits bekannten Spezies, andere dagegen zeigten kaum Ähnlichkeiten zu beschriebenen Arten. In allen Stämmen seien auch zuvor schon Vertreter bekannt gewesen, die mit extremen Bedingungen zurechtkommen, sagen die Forscher. Daher liege es nahe, dass auch die jetzt entdeckten Mikroben kreative Stoffwechselwege entwickelt hätten, um auch aus kargen Ressourcen Energie zu gewinnen.

Wie genau diese Stoffwechselwege aussehen, können sie zwar noch nicht sagen. Allerdings ist die Umgebung, in der die Extrembakterien leben, wohl ziemlich einzigartig: Das Wasser enthält neben den großen Salzmengen sehr viel gelöstes Lachgas sowie andere Stickstoffverbindungen wie Ammoniak, Nitrit und Nitrat. Auch molekularer Wasserstoff ist in hohen Konzentrationen vorhanden. Ebenfalls stark vertreten sind gelöste Metalle, vor allem Eisen, und sowohl anorganische wie organische Kohlenstoffverbindungen.

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Es sei denkbar, dass die Energie für die Mikroben vor allem durch ständige Reaktionen der Sole mit dem stark eisenhaltigen Gestein des Bodens zur Verfügung gestellt wird, mutmaßen die Forscher. So könnte eine Oxidation der Eisensalze, gekoppelt mit einer Reduktion von Nitrit und Nitrat, molekularen Wasserstoff erzeugen, der dann einigen dieser Organismen als Energiequelle für den Nährstoffaufbau dient. Diese Mikroben könnten dann die Nährstoffe für Bakterien zur Verfügung stellen, die andere Stoffwechselwege verwenden, spekulieren die Wissenschaftler. Sie halten die extreme Kommune unter anderem deswegen für so interessant, weil sie in einem Lebensraum gedeiht, wie er auch auf anderen Himmelskörpern zu finden ist – dem Jupitermond Europa beispielsweise oder dem Saturnmond Enceladus (doi: 10.1073/pnas.1208607109).

(Proceedings of the National Academy of Sciences, 27.11.2012 – ILB)

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