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Unwirtliche Lebensräume: Dauerglück ohne Lichtschutzfaktor

An ein Mantra glauben alle Biologen seit geraumer Zeit: Wo Sonne ist, ist Leben - wo sie fehlt, wird es bald sterben. Aber was sind schon menschengemachte Dogmen gegen die Wunder der Natur?
Hallo? Lebt da unten wer?Laden...
Nach ein paar Millionen Jahren totaler, lichtloser Einsamkeit freut sich jeder, sollte man meinen, über spontanen Besuch. Obwohl auch das von den Umständen abhängt. Wenn der Besuch mit der brachialen, alles zermalmenden Gewalt rotierender Diamantbohrköpfe die eigenen vier Wände zerbröselt und alles auf den Kopf stellt, was einem seit Abertausenden Generationen lieb und wichtig ist – dann sagt selbst unsereins wahrscheinlich nicht gerade "Herzlich Willkommen" und bietet Tee an. Die Bewohner eines abgelegenen Metabasalt-Risses drei Kilometer unter Südafrika hatten keine Wahl – neigen aber als typische Bakterien ohnehin nicht zur überschwänglichen Sozial-Interaktion mit Menschen.

Die isolierte Heimat der Keime, um die es hier geht, ist jedenfalls nicht mehr was sie war, seit eine Probebohrung der Anglogold-Ashanti-Minengesellschaft im stetig wachsenden Moloch der Mponeng-Goldmine den 2,825 Kilometer tiefen, wasserführenden Riss im Tiefengestein traf. Nichts Spektakuläres für die Menschen hinter dem Bohrgestänge, derlei passiert auf der Suche nach unerschlossenen Erzlagerstätten. In solchen Fällen bekommen die Gruben-Ingenieure eine kurze Pause und Geologen wie Li-Hung Lin von der Princeton-Universität Arbeit: Sie nutzen die Gelegenheit, um an Wasserproben und darin lebende Organismenreiche heranzukommen, die seit langem keine Sonne gesehen haben.

Es gibt Leben  – auch in drei Kilometern TiefeLaden...
Es gibt Leben – auch in drei Kilometern Tiefe | In der Mponeng-Goldmine in Südafrika brachte eine Probebohrung in knapp drei Kilometern Tiefe eine seit Millionen von Jahren isolierte, autarke Lebensgemeinschaft von Sulfat atmenden Bakterien ans Licht. Auf dem Bild präsentiert ein Geologe des Forschungsteams die helle, wasserführende Störung im Fels, die an anderer Stelle von oben angestochen wurde. Rund zwei Monate lang konnten die Wissenschaftler Wasser sammeln und analysieren, das seit mindestens drei Millionen Jahren nicht mehr an der Oberfläche gewesen ist.
Solche Untersuchungen brachten selbst in großen Tiefen allerlei abseitige Kuriositäten bakteriellen Vegetierens zum Vorschein. Vor allem zeigten sie aber stets, dass auch unter kilometertiefem Fels immer noch das Sonnenlicht Basis allen Lebens bleibt: Die Bakterien, die im heißen Wasserkörper tiefer Felsrisse gedeihen, sind auf einen Nachschub an Substanzen angewiesen, der langsam aber unaufhaltsam von jenem "meteorischen" Wasser nach unten gespült wird, das aus dem natürlichen H2O-Kreislauf an der Oberfläche stammt und irgendwann abwärts sickerte. Es führt dabei allerhand mit sich, was die pflanzlichen und bakteriellen Primärproduzenten der Erde letztlich nur per Fotosynthese, also mit Hilfe der Sonnenenergie produzieren konnten – und was am Ende immer als Brennstoff für die trickreichen Stoffwechselwege von jenen Lebensformen wiederverwertet wird, die an den Randzonen der irdischen Biosphäre ihr Dasein fristen.

Chemisch handelt es sich bei diesen Molekülen um Elektronen spendierende oder akzeptierende Moleküle wie Wasserstoff oder Sulfat, die im Energie-Stoffwechsel nur noch geschickt kombiniert werden müssen, um einen Fluss von Elektronen von A nach B anzukurbeln – und dabei Energie zu ernten. Genau dies machen zum Beispiel viele der Sulfat atmenden Bakterien, die Lin und andere Kollegen seines Faches schon zuhauf aus den Tiefen von Ozeanböden oder angebohrten Felsblasen unter Bergwerkschächten fanden. Auch sie aber gäbe es nicht, wenn nicht weit oben die Sonne scheinen würde.

Strahlend in der Tiefe

Lins Team war jedenfalls zunächst nicht sonderlich beeindruckt, als es im über 60 Grad heißen, unter hohem Druck herausspritzenden Tiefenwasser der Mponeng-Probebohrung wieder einmal Sulfat atmende Bakterien fand. Bei genauem Hinsehen aber stellten die Forscher fest, was noch nie zuvor gesehen und bewiesen werden konnte: Offenbar hatten die Keime im Nass seit Millionen von Jahren auf jeden Kontakt mit der Oberfläche verzichtet – und sich an Ort und Stelle ganz ohne Zulieferarbeiten von Fotosynthese treibenden Lebensformen gehalten und entwickelt.

Das Wasser im Fels, so ergab die Analyse der gelösten Edelgase, war zwischen 3 und 25 Millionen Jahren nicht mehr an der Oberfläche gewesen. Darin gelöst, verriet die C- und H-Isotopen-Zusammensetzung der Probe, waren nur Kohlen- und Wasserstoffe, deren Signatur denen von präkambrischen Erdgasen ähnelte. Sie entstammen demnach offensichtlich gänzlich geologischen, nicht aber biologischen Prozessen. Fröhlich existierten aber in diesem eindeutig seit langem isolierten, uralten, rein abiotischen Gebräu eine überraschend einheitliche Bakterienkommune, in der nach genetischen Verwandtschaftsbestimmungen ein einziger Typus deutlich dominierte – bis dato unbekannte Keime der Firmicutes-Gruppe.

Sie sind eng mit sulfatatmenden Bakterien verwandt, die in Hydrothermen der Ozeankruste gefunden wurden. Nur bekommen diese Verwandten stetig Nachschub von der Oberfläche, oder sie sterben. Woher aber bezogen die späten Generationen der vor Millionen Jahren von der Außenwelt abgeschlossenen Fels-Firmicuten zum Beispiel Wasserstoff und Sulfat für ihre Spezialatmung, spätestens nachdem ein vielleicht anfangs noch verfügbarer Grundstock aufgebraucht war?

Radioaktivität lautet die Antwort, vermuten die Wissenschaftler um Lin, der mittlerweile an der staatlichen Universität Taiwans arbeitet. Unter dem milden, aber lang anhaltenden radioaktivem Beschuss aus Uran, Thorium oder Kalium haltigen Erzen, die in der Grube häufig zu finden sind, zerlegt sich Wasser gelegentlich in Wasserstoff und reaktive Sauerstoffradikale – erstere dienen als Elektronenspender, letztere können dann örtliche schwefelhaltige Minerale wie Pyrit angreifen und daraus wieder Sulfat freisetzten. Nebenbei entstehe Sulfat auch durch Verwitterung von Barit, so Lin und Co. Und damit ließe sich eine autarke, funktionierende Kreislaufwirtschaft im Fels eben durchaus aufrecht erhalten: Das entstandene SO42+ werde mit Wasserstoff durch die Firmicuten veratmet, dabei entstünde dann wieder Sulfid, die Basis neuer Pyritminerale – und so weiter und so fort, auch über ein paar Millionen Jahre.

Nicht von dieser Welt

Basis der neuen Lebensgemeinschaft ist damit also nicht die Sonne, sondern der Stein – genauer, jene Mischung aus Uranerzen und schwefelhaltigen Mineralien, die sich in dem schon 2,7 Milliarden Jahre alten Metabasalt glücklich zusammengefügt haben. Lin spekuliert an dieser Stelle nicht weiter, fantasiereiche Forscher schon. Sie halten genau dieses Zusammentreffen nicht nur tief unter der Erde, sondern weit jenseits von ihr entfernt für möglich. Vielleicht könnte ja auch tief im Boden des Mars oder des Jupitermonds Europa ähnliches stattfinden und Leben da erhalten, wo kaum jemand es vor einigen Jahren noch für möglich hielt?

Kaum entdeckt, reiht sich also auch die Firmicutes-Sippschaft in die Liste jener Lebensformen, die Exobiologen gerne auf fremden Welten vermuten – und noch lieber suchen und finden wollen, nachdem sie ein wenig Geld in Öffentlichkeitsarbeit und sehr viel Geld in Weltraummissionen gesteckt haben. Statt Vertretern wie den es mittelwarm, aber sonnenfern liebenden Tieffelsbewohnern sind auf ihrem Steckbrief allerdings eher kälteresistente Keim-Extremisten en vogue. Neill Reid vom Space Telescope Science Institute und seine Kollegen haben gerade einen solchen im lebensnahen Einsatz getestet: Ihr aus Seen in der Antarktis isolierter, extrem salzliebender, Methan produzierender Archäen-Vertreter kuschelte sich in niedrigen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zum Schutz zusammen, überstand Temperaturen von minus 30 Grad Celsius und wuchs noch bei minus 2 Grad Celsius munter vor sich hin. Durchaus marstauglich, meint das Team.

Etwas Fantasie braucht man dann auch noch, um die Frage zu beantworten, wo die Bakterien in der molligen Tiefe oder auf der frostigen Oberfläche eines extraterrestrischen Planeten gekommen sein könnten, bevor sie sich inmitten von Uran, Sulfat und Wasserstoff oder auch Salz und Kälte häuslich eingerichtet haben.

Zugegeben, auch für die Erde ist diese Frage noch nicht wirklich befriedigend geklärt. Genauso wenig, wie das zukünftige Schicksal der neu entdeckten Firmicuten in Südafrikas Tiefen. Der Kulturschock, den die zwangsweise Öffnung ihrer Gesellschaft ausgelöst hat, erwies sich immerhin zunächst einmal als überraschend vernachlässigbar: Fast sechzig Tage lang nahmen Lin und Co Proben aus dem sprudelnden Riss – fast gar nicht änderten sich in dieser Zeit die physiochemischen Eigenschaften von Wasser und Bakterieninhalt, sieht man von der sinkenden Temperatur ab. Langfristige Beobachtungen kommen leider nicht in Frage: Nach zwei Monaten hatten die Bohrfachleute wieder das Ruder übernommen und den einzigartigen Lebensraum aus neue versiegelt. Natürlich nicht aus Diskretion, die Arbeit musste weitergehen.
21.10.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 21.10.2006

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