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Tiefseesymbiose: Altersversorgung

Lamellibrachia luymesi ist schon ein ungewöhnlicher Zeitgenosse. Nicht nur, dass sich dieser mund- und darmlose Tiefseewurm von giftigem Schwefelwasserstoff ernährt, mit einer Lebenserwartung von 250 Jahren gehört er auch zu den langlebigsten Tieren der Erde.
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Schwefelwasserstoff riecht nicht nur unangenehm, er ist auch extrem giftig. Doch während unsereiner vor dem lieblichen Duft nach faulen Eiern besser das Weite sucht, fühlen sich manche Meerestiere von dem Atemgift geradezu magisch angezogen. Die Entdeckung der Hydrothermalquellen der Tiefsee in den 1970er Jahren hatte einen überquellenden Lebensraum offenbart, dessen energetische Grundlage auf Sulfid – wie die gelöste Form des übelriechenden Gases genannt wird – beruht.

Hier leben riesige, röhrenbauende Würmer, die ganz auf Ernährungs- und Verdauungsorgane wie Mund, Darm und After verzichten können. Stattdessen birgt ihr Inneres einen geschlossenen Sack – das Trophosom –, vollgepackt mit symbiontischen Bakterien. Diese Mikroben nutzen als Energiequelle Sulfid, das sie mit Sauerstoff oxidieren – und damit gleichzeitig für ihren Wirt entgiften. Mit der gewonnenen Energie wandeln die Bakterien Kohlendioxid in organische Kohlenstoffverbindungen um, an denen sich wiederum der Wurm gütlich tut.

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Lamellibrachia luymesi | Kolonie von Lamellibrachia luymesi aus dem Golf von Mexiko in 550 Meter Wassertiefe: Die Existenz der festsitzenden Röhrenwürmer beruht ausschließlich auf endosymbiontischen Bakterien, die ihre Energie aus Sulfidoxidation gewinnen.
Ein nicht ganz so spektakulärer, aber ebenfalls auf dieser Chemosynthese beruhender Lebensraum sind die so genannten "Cold Seeps" der Kontinentalränder. Hier sprudelt Sulfid nicht aus heißen Quellen, sondern sickert zusammen mit Kohlenwasserstoffen, wie Methan, aus dem Sediment. Im Golf von Mexiko in 400 bis 1000 Meter Tiefe gibt es mehrere dieser Lebensgemeinschaften, die vor allem von einem Röhrenwurm namens Lamellibrachia luymesi geprägt sind. Die meterlangen Würmer sitzen in Kolonien von tausend Tieren auf dem Meeresgrund und können geradezu ein biblisches Alter erreichen: Meeresbiologen schätzen, dass der Wurm über 250 Jahre alt werden kann – Lamellibrachia gehört damit zu den langlebigsten Tieren der Erde.

Doch wie schaffen die Methusalems das? Hier unten haben die Würmer zwar so gut wie keine natürlichen Feinde zu fürchten, doch der Sulfidhunger ihrer Symbionten sollte früher oder später die Quelle zum Versiegen bringen und dem Wurmdasein ein Ende setzen.

Erik Cordes und seine Kollegen von der Pennsylvania State University schlagen hierfür eine pfiffige Lösung vor: Der Wurm erweist sich als vorausschauender Abfallverwerter. Statt das Endprodukt der bakteriellen Sulfidoxidation – Sulfat – einfach ins Meerwasser abzugeben, vermuten die Wissenschaftler, dass der Wurm das Sulfat über seine wurzelartige Verankerung in den Meeresboden ableitet. Denn hier – wohin kein Sauerstoff vordringen kann – leben Bakterien, die gerne das Sulfat aufnehmen, da sie es als Oxidationsmittel benötigen. Durch diese "Sulfatatmung" können sie die organischen Kohlenwasserstoffe aus dem Sediment verwerten. Und das Abfallprodukt dieser Sulfatreduktion heißt – Sulfid.

Wie die Wissenschaftler berechneten, würden die Würmer ohne ein derartiges Sulfat-Recycling ein Alter von durchschnittlich nur 39 Jahren erreichen, da dann der Rohstoff Sulfid versiegt ist. Mit der Abfallverwertung reicht die Quelle für tausend Tiere über 250 Jahre – und erklärt damit das tatsächliche Alter der Würmer.

Allerdings sollte die Sulfatanreicherung im Boden den pH-Wert erhöhen, wodurch wiederum Kalziumkarbonat – also Kalk – ausfällt. Nach etwa 50 Jahren dürfte diese Kalkbildung die Porenwasserströme im Sediment derart behindern, dass die Wurmkolonie arge Probleme bekommen müsste. Tatsächlich konnten Meeresbiologen beobachten, dass 50 Jahre alte Kolonien sich nur noch wenig vermehren. Die Forscher vermuten jedoch auch, dass die Würmer die Kalkausfällung im Boden zu verhindern versuchen, indem sie zusätzlich zu Sulfat auch Wasserstoffionen ins Sediment abgeben und so den pH-Wert wieder absenken.

Wie dem auch sei – bisher ist alles graue Theorie. Ob die Tiefseewürmer tatsächlich eine auf kluge Abfallverwertung basierende Altersversorgung aufgebaut haben, hat noch niemand nachgemessen. Ein Vorbild für den Menschen wäre es allemal.
24.02.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 24.02.2005

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