Mehr als zwei Drittel der Erde sind von Meeren bedeckt - und der tiefe Meeresboden ist das Reich der Mikroorganismen: Bakterien, Archäen und Viren, aber auch winzige Eukaryonten sind dort "lebendig begraben". Sie spielen die Hauptrolle in diesem riesigen Lebensraum - und wohl auch in den globalen Stoffkreisläufen. Weil über diese Lebenswelt so gut wie nichts bekannt ist, haben Mikrobiologen zunächst vor der Küste von Seattle und am Mittelatlantischen Rücken spezialisierte Meeresobservatorien eingerichtet:
"Wenn Sie neben einem solchen Observatorium am Meeresboden stehen würden, sähen sie eine etwa drei bis vier Meter hohe Plattform. An ihr kann ein U-Boot oder ein ferngesteuerter Roboter andocken, um beispielsweise Wasserproben aus unterschiedlicher Bodentiefe zu ziehen oder Experimente auszutauschen. Das Laboratorium selbst befindet sich in dem Bohrloch unter der Plattform. Unser Tiefstes reicht 600 Meter unter den Meeresboden. Es sind also recht große Installationen. "
Beschreibt Beth Orcutt vom Bigelow-Laboratorium für Meeresforschung in Maine. Neben diversen Sensoren, die physikalische oder chemische Parameter messen, laufen in den Bohrlöchern mikrobiologische Experimente:
"Wir bieten Mikroorganismen mehrere Jahre lang ein kleines "Buffet" mit unterschiedlichen Gesteinstypen an, um zu sehen, welche Umgebung sie bevorzugen."
Proben werden analysiert
Die ersten Experimente wurden inzwischen ausgetauscht und die Proben werden gerade analysiert. Am Juan de Fuca Rücken vor der Küste Seattles haben die Mikrobiologen ein Hydrothermalsystem beprobt:
"Dort wird Wasser, das durch die Meereskruste zirkuliert, auf etwa 65 Grad Celsius erhitzt. Es enthält keinen Sauerstoff mehr und die Mikrobengemeinschaft, die wir beobachten, ist - verglichen mit anderen submarinen Hydrothermalsystemen - ziemlich einzigartig."
Denn in diesem System leben Verwandte eines Bakteriums, das 2008 erstmals in mehr als drei Kilometern Tiefe in südafrikanischen Goldminen entdeckt worden ist. Anscheinend gebe es eine interessante Verbindung zwischen der tiefen Biosphäre der Kontinente und der des Meeresbodens, erklärt Beth Orcutt:
"Diese speziellen Bakterien können schlechte Zeiten als Sporen überdauern und sind normalerweise sowohl in terrestrischen, als auch in Tiefsee-Ökosystemen sehr, sehr, sehr selten. Erst wenn sich die Umwelt ändert und die Temperaturen steigen, scheinen diese Bakterien wieder zu "erwachen".
Radioaktiver Zerfall
In den Goldminen Südafrikas nutzen diese Bakterien den durch die Radioaktivität im Gestein hydrolytisch entstandenen Wasserstoff, um ihre Energie aus Sulfaten zu ziehen. Tief im Meeresboden sind sie anscheinend nicht auf die Hilfe des radioaktiver Zerfalls angewiesen: Im Meerwasser gibt es reichlich Sulfat, und Wasserstoff entsteht durch chemische Reaktionen zwischen Wasser und Gestein.
"Es könnte sein, dass diese Sporen bildenden Bakterien in 65 Grad Grad warmem und sauerstofffreiem Wasser einen Vorteil gegenüber den Allerweltsmikroben der Tiefsee haben. Diese Hypothese überprüfen wir gerade."
In dem zweiten Observatorium am Mittelatlantischen Rücken fanden die Mikrobiologen ganz andere Mikroorganismen: Es ist zwar auch ein Hydrothermalsystem, aber das Wasser ist kühler als am Juan de Fuca Ridge, und es enthält außerdem Sauerstoff.
"Wir sehen, dass die Gemeinschaft der Mikroorganismen dort der im atlantischen Tiefenwasser gleicht. Allerdings hat sich die Zusammensetzung durch chemische Reaktionen im Sediment verschoben. Aber die Analysen haben gerade erst angefangen."
Die Ökosysteme der tiefen Biosphäre im Meeresboden scheinen jedenfalls vielfältig zu sein - mit manchmal überraschenden Verbindungen zu jenen an Land.
