Elisaveta Rivkina ist Bio-Geo-Chemikerin an der Russischen Akademie der Wissenschaften. Ihre Liebe gehört der nordsibirischen Tundra, wo sie Bohrkerne aus dem ewigen Eis untersucht.
"”Diese Permafrostschichten sind einige hundert Meter tief. Wir interessieren uns für die Entstehung von Methan in diesen Böden. Sie sind dauerhaft gefroren. Es handelt sich also nicht um Schichten, die immer wieder auftauen. Methan entsteht dort bei Temperaturen unterhalb von 0 Grad, und zwar nur durch die Stoffwechselaktivität von Bakterien.""
Viele Mikroorganismen nutzen andere Energiequellen als den Sauerstoff. Das gilt auch für die Methan bildenden Einzeller, die zur Gruppe der so genannten Archäen gehören, sagt die Forscherin, die an der Russischen Akademie der Wissenschaften in Puschtschino arbeitet. Rivkina:
"Sie bilden das Methan aus Kohlendioxid und Wasserstoff. In einer Veröffentlichung haben wir vor kurzem gezeigt, dass die Einzeller die Energie aus dieser Reaktion nutzen, um Lipide aufzubauen, den Fettbestandteil ihrer Zellmembran."
All das bei Temperaturen von etwa zwölf Grad unter 0 und in einer Tiefe von mindestens zwölf Metern. Diese Schichten sind seit etwa 10.000 Jahren gefroren. Selbst in Erdschichten, die bereits drei Millionen Jahre alt sind, finden sich immer noch Bakterien, die Methan produzieren. Dieses Gas stammt wirklich von den Einzellern und nicht etwa aus Erdgasfeldern oder Industrieanlagen. Das verrät der russischen Wissenschaftlerin die so genannte Isotopenzusammensetzung, eine Art Fingerabdruck der Atomkerne. Rivkina:
"”Wir können daraus zum einen ablesen, ob das Methan biologischen Ursprungs ist oder nicht. Außerdem erfahren wir auch, woraus die Einzeller das Methan hergestellt haben Denn dieses Methan, das aus Kohlendioxid und Wasserstoff stammt, hat überdurchschnittlich viele leichte Kohlenstoffkerne, die wir C-12 nennen. Die besonders hohe Menge an C-12 lässt uns außerdem darauf schließen, dass ein Teil des Methans unter 0 Grad entstanden ist.""
Was heißt aber "Leben" bei tiefen Temperaturen? Die meisten Einzeller teilen sich bei Raumtemperatur etwa alle 20 Minuten. Bei minus zwölf Grad findet gerade einmal pro Woche eine Zellteilung statt, bei zwanzig Grad unter 0 nur noch jedes Jahr eine. Dennoch gibt es Biologen, die selbst bei achtzig Grad minus noch Stoffwechselaktivität festgestellt haben wollen. Dieses Ergebnis ist zwar umstritten, doch wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass Wasser auch bei großer Kälte nicht vollkommen durchfriert. Das ist seit kurzem für Polareis bekannt, und es trifft auch für die Permafrostböden zu, bestätigt Elizaveta Rivkina.
"Im Permafrost gibt es etwas flüssiges Wasser. Sein Anteil wird nicht geringer, wenn die Temperatur von minus 15 auf minus 40 Grad sinkt. Er liegt zwischen einem und fünf Prozent, je nachdem, wie feinkörnig der Boden ist."
Diese Wasserinseln könnten so etwas wie eine heimelige Nische des Lebens im ansonsten vor Kälte starrenden Permafrost sein. US-Forscher haben darüber hinaus eine Art Schutzmembran bei Kälte liebenden Bakterien entdeckt. Außerdem enthält deren Zellflüssigkeit Frostschutz-Eiweisse. Diesen Umständen haben es die Einzeller wohl zu verdanken, dass sie auch bei Außentemperaturen weit unter 0 Grad nicht einfach zu Eiskristallen gefrieren. Was aber, wenn der Boden dank des Treibhauseffekts wärmer wird oder gar auftaut? Laborversuche zeigen, dass diese Mikroorganismen dann erst richtig zum Leben erwachen. Fachleute schätzen, dass eine durchschnittliche Erwärmung von zwei Grad dazu führt, dass 15 Prozent mehr Methan in die Atmosphäre gelangt als heute. Das sind keine guten Aussichten. Denn Methan ist selbst eines der stärksten Treibhausgase.
"”Diese Permafrostschichten sind einige hundert Meter tief. Wir interessieren uns für die Entstehung von Methan in diesen Böden. Sie sind dauerhaft gefroren. Es handelt sich also nicht um Schichten, die immer wieder auftauen. Methan entsteht dort bei Temperaturen unterhalb von 0 Grad, und zwar nur durch die Stoffwechselaktivität von Bakterien.""
Viele Mikroorganismen nutzen andere Energiequellen als den Sauerstoff. Das gilt auch für die Methan bildenden Einzeller, die zur Gruppe der so genannten Archäen gehören, sagt die Forscherin, die an der Russischen Akademie der Wissenschaften in Puschtschino arbeitet. Rivkina:
"Sie bilden das Methan aus Kohlendioxid und Wasserstoff. In einer Veröffentlichung haben wir vor kurzem gezeigt, dass die Einzeller die Energie aus dieser Reaktion nutzen, um Lipide aufzubauen, den Fettbestandteil ihrer Zellmembran."
All das bei Temperaturen von etwa zwölf Grad unter 0 und in einer Tiefe von mindestens zwölf Metern. Diese Schichten sind seit etwa 10.000 Jahren gefroren. Selbst in Erdschichten, die bereits drei Millionen Jahre alt sind, finden sich immer noch Bakterien, die Methan produzieren. Dieses Gas stammt wirklich von den Einzellern und nicht etwa aus Erdgasfeldern oder Industrieanlagen. Das verrät der russischen Wissenschaftlerin die so genannte Isotopenzusammensetzung, eine Art Fingerabdruck der Atomkerne. Rivkina:
"”Wir können daraus zum einen ablesen, ob das Methan biologischen Ursprungs ist oder nicht. Außerdem erfahren wir auch, woraus die Einzeller das Methan hergestellt haben Denn dieses Methan, das aus Kohlendioxid und Wasserstoff stammt, hat überdurchschnittlich viele leichte Kohlenstoffkerne, die wir C-12 nennen. Die besonders hohe Menge an C-12 lässt uns außerdem darauf schließen, dass ein Teil des Methans unter 0 Grad entstanden ist.""
Was heißt aber "Leben" bei tiefen Temperaturen? Die meisten Einzeller teilen sich bei Raumtemperatur etwa alle 20 Minuten. Bei minus zwölf Grad findet gerade einmal pro Woche eine Zellteilung statt, bei zwanzig Grad unter 0 nur noch jedes Jahr eine. Dennoch gibt es Biologen, die selbst bei achtzig Grad minus noch Stoffwechselaktivität festgestellt haben wollen. Dieses Ergebnis ist zwar umstritten, doch wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass Wasser auch bei großer Kälte nicht vollkommen durchfriert. Das ist seit kurzem für Polareis bekannt, und es trifft auch für die Permafrostböden zu, bestätigt Elizaveta Rivkina.
"Im Permafrost gibt es etwas flüssiges Wasser. Sein Anteil wird nicht geringer, wenn die Temperatur von minus 15 auf minus 40 Grad sinkt. Er liegt zwischen einem und fünf Prozent, je nachdem, wie feinkörnig der Boden ist."
Diese Wasserinseln könnten so etwas wie eine heimelige Nische des Lebens im ansonsten vor Kälte starrenden Permafrost sein. US-Forscher haben darüber hinaus eine Art Schutzmembran bei Kälte liebenden Bakterien entdeckt. Außerdem enthält deren Zellflüssigkeit Frostschutz-Eiweisse. Diesen Umständen haben es die Einzeller wohl zu verdanken, dass sie auch bei Außentemperaturen weit unter 0 Grad nicht einfach zu Eiskristallen gefrieren. Was aber, wenn der Boden dank des Treibhauseffekts wärmer wird oder gar auftaut? Laborversuche zeigen, dass diese Mikroorganismen dann erst richtig zum Leben erwachen. Fachleute schätzen, dass eine durchschnittliche Erwärmung von zwei Grad dazu führt, dass 15 Prozent mehr Methan in die Atmosphäre gelangt als heute. Das sind keine guten Aussichten. Denn Methan ist selbst eines der stärksten Treibhausgase.