Leben und überleben in Extremen

2. September 2008, 20:14
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Forscher sind Mikroorganismen auf der Spur, die sich im unwirtlichen Inneren der Erdkruste wohlfühlen und die Auschluss über die Art des Lebens auf anderen Planeten gebe könnten

In seinem 1992 veröffentlichten Artikel "The deep, hot biosphere" stellte der in Wien geborene und in den USA lebende Astrophysiker und Geologe Thomas Gold die Hypothese von einem dritten, unterirdischen Lebensraum neben Land und Meer auf: Die Tiefen der Erdkruste könnten demnach eine so große Biomasse enthalten, dass sie - ans Licht gebracht - mehr wiegen würde als alle Flora und Fauna zusammen.

Freilich ist das Innere der Erdkruste für oberflächenbewohnende Organismen sehr unwirtlich. Anders sieht die Sache für Mikroorganismen aus. Manche von ihnen können bei extrem niedrigen ebenso wie bei extrem hohen Temperaturen leben, bei großem Druck und in völlig lichtloser Umgebung, wie zum Beispiel an den Schloten unterseeischer heißer Quellen.

Die Bewohner der heißen Biosphäre in großer Tiefe wären demnach hauptsächlich Bakterien und Archaea. Letztere sind Einzeller, die vorwiegend in extremen Habitaten auftreten, und lange Zeit zu den Bakterien gerechnet wurden. Heute gelten sie neben den Bakterien und den Eukaryonten (das sind alle anderen Lebewesen) als dritte Domäne des Lebens.

Helga Stan-Lotter vom Fachbereich Molekulare Biologie der Universität Salzburg hat Erfahrung mit extremophilen Mikroorganismen. Unter anderem forschte sie zwei Jahre lang bei der Nasa an ihnen. In den Millionen Jahre alten Salzlagerstätten von Bad Ischl entdeckte sie mehrere Bakterien, die an das Leben im Salz angepasst sind. Derzeit untersucht sie - mit finanzieller Unterstützung durch den FWF - die Thermalquellen von Bad Gastein, denn diese kommen aus der großen heißen Tiefe der Erde.

Damit stehen sie nicht nur mit der dort vermuteten Lebensgemeinschaft in Verbindung, sondern sie können diese auch zutage fördern. Abgesehen davon ist das Thermalwasser schwach radioaktiv. Während sich das wohltätig auf die Kurgäste auswirkt (das enthaltene Radon sorgt für die Ankurbelung des Immunsystems), ist es doch eine Herausforderung, darin zu leben und sich zu vermehren.

Verwandtschaften feststellen

Das Problem bei Mikroorganismen ist, dass sie sich nicht so leicht wie andere Organismen bestimmen lassen. Dafür sind sie in ihrer Erscheinung zu wenig unterschiedlich - ganz abgesehen davon, dass sie extrem klein und viele noch nicht kultivierbar sind.

Neben elektronenmikroskopischen Untersuchungen zum Aussehen der Mikroben werden daher einzelne Gensequenzen bestimmt, die Aufschluss über die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den verschiedenen Einzellertypen geben sollen. Das ermöglicht die Einteilung in sogenannte Operational Taxonomic Units (OTUs), eine Art taxonomische Familien von Mikroorganismen.

Eine der wichtigsten Gasteiner Quellen ist die mehr als 1000 Meter hoch gelegene Franz-Joseph-Quelle. Messungen des unterirdischen Wasserkreislaufs haben ergeben, dass das Wasser, das aus ihr kommt, mehr als 3000 Jahre alt ist.

Auf dem Gestein, aus dem die Quelle sprudelt, und im Wasser selbst fanden Stan-Lotter und ihre Mitarbeiter insgesamt 14 bakterielle OTUs und vier OTUs der Archaea. Letztere gehören vor allem zur Gruppe der Crenarchaeota, die fast überall vorkommen und in letzter Zeit zunehmend in den Mittelpunkt wissenschaftlichen Interesses gerückt sind, weil sie möglicherweise eine Rolle für den globalen Stickstoffzyklus spielen.

Ammoniak zu Energie

Stan-Lotters bisherige Ergebnisse bringen auch Licht in die Frage, wie die Mikroorganismen in völliger Dunkelheit die nötige Energie zum Leben erzeugen: Wie es aussieht, verwenden einige von ihnen Ammoniak als "Brennstoff".

Erkenntnisse wie diese sollen unter anderem dabei helfen, Methoden zur Entdeckung von Leben auf anderen Planeten zu entwickeln. Denn Verhältnisse wie im Inneren der Erdkruste sind für viele Himmelskörper denkbar, und dementsprechend auch außerirdisches Leben, das den hiesigen, irdischen Mikroorganismen ähnlich sein könnte. (DER STANDARD, Printausgabe, 3.9.2008)

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    Wasser für Thermalbäder wird aus großer Tiefe hochgepumpt. Nicht nur der Mensch erfreut sich am heißen Nass, es ist auch (extremer) Lebensraum zahlreicher Mikroorganismen.

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