Mittwoch, 29. Juni 2022

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Mikroorganismen
Überaschend viel Leben im Tiefseeboden

Bohrexpeditionen über zwei Jahrzehnte in der Tiefsee haben ergeben, dass im Meeresboden ebenso viel Biomasse steckt wie im Meerwasser. Jetzt haben Forscher untersucht, wer dort unten lebt und dabei eine überraschende Vielfalt entdeckt.

Von Dagmar Röhrlich | 20.10.2020

Ein Blick zur Wasseroberfläche zeigt, wie sich das Licht strahlenförmig im blauen Wasser ausbreitet.
Im Boden der Tiefsee leben sehr viele verschiedene Mikroorganismen (imagio / Imaginechina-Tuchong)
Der Grund der Ozeane ist vor allem eins: ein Reich des Schlamms. Aus der Wassersäule sinken ständig feine Tonflocken und Nahrungspartikel herab und begraben das, was einst mal der Meeresboden war, immer tiefer unter sich. Soweit die Tiere wühlen, soweit gelangt frisches Wasser in das Sediment. Darunter beginnt das Reich der tiefen Biosphäre: eine Schattenwelt, die schwer zu erkunden ist und erst seit etwa 20 Jahren erforscht wird. So war bislang unbekannt, wie es eigentlich um die Biodiversität im Meeresboden bestellt ist.
Erstmals Mikroorganismen im Sediment mit einheitlichen Methoden analysiert
"Das wusste niemand, weil die Sedimentproben bei unterschiedlichen Bohrexpeditionen genommen und die mikrobiologischen Analysen mit verschiedenen Methoden durchgeführt worden sind. Ein direkter Vergleich unterschiedlicher Gebiete war deshalb nicht möglich. Doch hier an unserem Institut werden viele Bohrkerne bei minus 80 Grad für mikrobiologische Analysen gelagert, und die haben wir genutzt, um die Mikroorganismen im Sediment mit einheitlichen Methoden zu analysieren."
Tatsuhiko Hoshino von der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology JAMSTEC. Er und sein Team analysierten 299 Sedimentproben von 40 Standorten, die bei 14 Expeditionen gesammelt worden sind: Die Proben stammten beispielsweise aus Gebieten vor der japanischen Küste, dem Golf von Bengalen oder der Ostsee. Es wurden Proben vom Meeresgrund bis 680 Meter darunter analysiert.
Im Meeressediment lebt eine sehr spezifische Gemeinschaft
"Wir haben die biologische Vielfalt der Mikroorganismen an der Oberfläche des Meeresbodens und im Wasser mit der in den tiefen marinen Bodensedimenten verglichen. Das Ergebnis: Wir finden im Meeressediment eine sehr spezifische Gemeinschaft von Mikroorganismen, die sich von denen an der Oberfläche des Ozeanbodens und im Meerwasser unterscheidet."
Es gibt zwei große Gruppen: die Mikroorganismen, die Sauerstoff fürs Überleben brauchen, und die, die ihn sozusagen nicht ausstehen können.
Ein Befund hat die Forscher überrascht
"Und die Biodiversität in den marinen Sedimenten ist ähnlich hoch wie an der Bodenoberfläche oder im Meerwasser."
Dieser Befund hat die Forscher wirklich überrascht. Denn da die Energie, die den Mikroorganismen zur Verfügung steht, mit der Tiefe abnimmt und schließlich extrem gering ist, lag der Verdacht nahe, dass dort nur wenige, sehr spezialisierte Arten überleben können. Doch das Leben tief unterm Meeresgrund ist offenbar erstaunlich vielfältig.
"Fast alle Bakterien scheinen von oben zu stammen, wohl aus dem Meerwasser."
Mikroorganismen wanderten aus dem Meerwasser ein
Sprich: Es sind die Nachkommen von Mikroben-Gemeinschaften, die zuerst im Meerwasser und dann auf dem Meeresboden gelebt haben, bevor sie von Sedimenten zugedeckt und Teil des Lebensraums darunter wurden. Und diejenigen, die über Jahrhundertausende hinweg am besten mit den harschen Bedingungen klarkamen, setzten sich gegenüber den anderen durch. Dabei scheint nicht die Ressourcenknappheit der dominierende Faktor zu sein, sondern Temperatur, Salzgehalt oder beispielsweise die Durchlässigkeit des Sediments. Und noch etwas zeigte sich:
"In allen drei Biosphären, die wir in der Studie analysiert haben, ist die Vielfalt der Bakterien viel, viel größer als die der Archäen."
Dieses Ergebnis legt nahe, dass allgemein die Vielfalt der Bakterien in der Biosphäre sehr viel höher ist als die der Archäen, also jener Einzeller, die ihnen zwar äußerlich ähneln, aber eine dritte Domäne des Lebens bilden – jenseits von Bakterien und Eukaryonten.