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StartseiteForschung aktuellLeben allerorten15.03.2013

Leben allerorten

Forschern gelang erster Blick in ein verborgenes Ökosystem in der Erdkruste

Geobiologie. - Selbst unter Hunderten von Metern Wasser und Meeresboden gibt es noch eine weitere Lebenswelt, die eventuell das größte Ökosystem der Erde darstellt. Geologen haben bei einer Meerestiefbohrung zum ersten Mal die Mikrobenwelt in ozeanischer Kruste erschlossen und im Labor kultiviert. In "Science" berichten sie darüber.

Von Dagmar Röhrlich

Westlich von Vancouver Island liegt unter dem Pazifik die Juan-de-Fuca-Platte. (Monika Seynsche)
Westlich von Vancouver Island liegt unter dem Pazifik die Juan-de-Fuca-Platte. (Monika Seynsche)

Es war 2004, als ein US-amerikanisches Forschungsbohrschiff für das Internationale Meeresbohrprogramm IODP irgendwo vor der Küste Oregons im Einsatz war. Dort sollte in zweieinhalb Kilometern Wassertiefe in den Rand der so genannten Juan-de-Fuca-Meereskrustenplatte gebohrt werden. Genauer:

"In den Juan-de-Fuca-Meeresrücken, denn dieses Gebiet ist recht gut erforscht und wir wissen, dass dort Flüssigkeiten, die aus dem Meerwasser stammen, in großen Tiefen zirkulieren und Mikroorganismen in diesen Bereich bringen","

beschreibt Andreas Teske, Meeresforscher an der University of North Carolina in Chapel Hill. Bei dem Projekt standen die Mikroorganismen im Zentrum. Dabei interessierten sich die Forscher nicht nur für die in der 260 Meter mächtigen Sedimentdecke, sondern vor allem für die in dem vulkanischen Basalt darunter - dem Basalt, der die ozeanische Erdkruste aufbaut.

""Ich habe aus den Basaltproben DNA extrahiert und darin nach einem Gen gesucht, das für Mikroorganismen charakteristisch ist, die Methan produzieren und konsumieren."

Und Mark Lever, Geomikrobiologe an der dänischen Universität Aarhus, hatte sofort Glück. Etliche Hightech-Analysen in verschiedenen Arbeitsgruppen später stand dann fest: Im Basalt der ozeanischen Erdkruste existiert tatsächlich ein Ökosystem aus verschiedenen anaeroben Mikroorganismen. Lever:

"Wir haben unter anderem Proben in einem Nährmedium kultiviert. Es dauerte zwar Jahre, aber schließlich konnten wir nachweisen, dass wir es in der ozeanischen Kruste tatsächlich mit Mikroorganismen zu tun haben, die lebendig und aktiv sind."

Das ist der erste direkte Beweis für Leben in der tief unter Sedimenten begrabenen Meereskruste. Einige der Mikroorganismen kommen auch in den Sedimenten darüber vor. Andere scheinen Spezialisten für die Basalte zu sein. Zu ihrer Herkunft gebe es zwei konkurrierende Hypothesen, so Mark Lever:

"Sie könnten aus den darüber liegenden Sedimenten in den Basalt eingewandert sein. Oder sie besiedelten den Basalt schon von Anfang an, als das Meerwasser vor 3,5 Millionen Jahren durch die frisch erstarrte Meereskruste zirkulierte."

Vielleicht habe es aber auch mehrere "Einwanderungswellen" gegeben. Jedenfalls hängt dieses unter mächtigen Sedimentpaketen verborgene Ökosystem nicht von der Sonne ab. Die Mikroben können nur das nutzen, was die Erde ihnen an chemischer Energie liefert. Mark Lever:

"Die wichtigste Energiequelle ist wahrscheinlich Eisen, das in einem Mineral namens Olivin steckt. Das reagiert mit Wasser und dabei entsteht Wasserstoff. Den nehmen die Mikroorganismen zusammen mit Kohlendioxid auf, um daraus Biomasse zu produzieren."

Dort unten in der ozeanischen Erdkruste gibt es keinen freien Sauerstoff mehr. Aber wer damit umgehen kann, dem steht ein riesiger Lebensraum zur Verfügung:

"Diese ozeanischen Kruste steht für 60 Prozent der Erdoberfläche und könnte der größte Lebensraum der Erde sein. Sie ist zwar nur dünn besiedelt, aber dafür ist dieses Habitat riesig. Wir haben 300 Meter tief in die Erdkruste gebohrt und fanden überall Leben. Die untere Grenze kennen wir nicht. Es wird wohl irgendwann zu heiß, aber weil das Meerwasser die Kruste kühlt, könnte die belebte Zone mehrere hundert Meter tief reichen."

Die ozeanische Kruste ist das erste richtig große Ökosystem, das ausschließlich von der chemischen Energie aus der Erde angetrieben wird. Es ist eine reine Mikrobenwelt, eine, in der mangels reicher Energiezufuhr alle Prozesse sehr langsam ablaufen, eine Welt, die aber trotzdem aufgrund ihrer schieren Größe in den globalen Stoffkreisläufen eine wichtige Rolle spielen wird.

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