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Minderheiten am Meeresgrund

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 25.01.2010 09:14

Gerade einmal zehn Jahre ist es her, dass US-Forscher am mittelatlantischen Rücken ein merkwürdiges Hydrothermalfeld entdeckten, das aus bis zu 60 Meter hohen Kalksteinkaminen heiße, aber klare Flüssigkeiten zutage fördert und außer Mikroben offenbar nur wenige Bewohner anzieht. Darin unterscheidet sich "Lost City" drastisch von den schwarzen Rauchern und darin, dass das Feld wohl mindestens 30.000 Jahre alt ist. Mit moderner Genomsequenziertechnik entdeckten Forscher der Universität von Washington in Seattle jetzt, dass die Bevölkerung der verlorenen Stadt aus einer großen Mehrheit und ungeheuer vielen Minderheiten besteht, die alle darauf warten, eines Tages die Macht zu übernehmen. Und wie die Wissenschaftler in den Abhandlungen der US-Akademie der Wissenschaften berichten, sind solche Machtwechsel in den Türmen von Lost City gang und gäbe.

Lost City mit FischAtlantis liegt rund 1500 Kilometer südwestlich der Azoren mitten im Atlantik in rund 800 Metern Tiefe und hat sogar eine Hauptstadt. Ihre weißen Türme auf der Spitze des Atlantis-Massivs recken sich bis zu 60 Meter in die Höhe - und die Stadt ist sogar bewohnt. "Es leben Archäen und Bakterien an und in den Türmen", erklärt William Brazelton, Mikrobiologe an der Fakultät für Ozeanographie der Universität von Washington in Seattle. Die verlorene Stadt direkt auf dem mittelatlantischen Rücken ist ein Feld hydrothermaler Quellen, angetrieben durch eine chemische Reaktion des Felsmassivs mit dem Meerwasser. Bei dieser Reaktion wird Hitze freigesetzt, außerdem chemische Substanzen wie Methan und Wasserstoff, von denen die Mikroben wohl leben, aber auch Karbonate, aus denen die Türme aufgebaut sind.

Poseidon in Lost CityBei einer Expedition der US-amerikanischen National Science Foundation im Jahr 2000 wurde Lost City mehr per Zufall entdeckt. 2003 kehrten die Forscher unter Leitung von Deborah Kelley, Professorin in Seattle, an die Stelle zurück und brachten unter anderem die Proben mit, die Brazelton jetzt in mühevoller Arbeit analysiert hat. Eine erste Volkszählung unter den mikrobiellen Einwohnern der verlorenen Stadt hatte 2004 ein relativ eintöniges Ergebnis gebracht. Vier Fünftel gehörten zu einer methanliebenden Ordnung der Archäen. Doch seitdem hat sich die Analysetechnik rasant weiterentwickelt. "Wir Umweltmikrobiologen nutzen inzwischen die unglaublich empfindlichen Maschinen aus der Genomforschung als Detektor, um auch noch extrem seltene Lebewesen zu erkennen", erklärt der US-Forscher. Mit Hilfe der neuen Apparate erschlossen sich die Mikrobiologen einen ganz neuen Lebensraum, den der "rare biosphere", der seltenen Biosphäre. Das sind Mikroben, die sich gegen die Übermacht der gerade dominierenden Spezies zwar halten, aber nicht wirklich durchsetzen können. Sie überleben knapp und in geringer Zahl und hoffen dabei buchstäblich auf bessere Tage. Und tatsächlich wurde auch in Lost City das Bild mit Hilfe der modernen Apparate ein gutes Stück differenzierter.

Lost CityEs stellte sich heraus, dass das verbleibende Viertel der Einwohnerschaft , das nicht der Mehrheitsbevölkerung angehört, aus einer unerwartet großen Vielzahl einander sehr ähnlicher, genetisch aber dennoch verschiedener Mikroben bestand. Brazelton und seine Kollegen untersuchten überdies nicht nur Proben von gerade aktiven Hydrothermalquellen, sondern auch von erkalteten Schloten, die vor 1245 Jahren aktiv waren und von abklingenden, 128 Jahre alten Quellen. Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Probenorten, die nicht mehr als 50 Meter auseinander lagen, waren extrem: Aus den jungen Kaminen fließt sehr heiße Lauge, es quellen besonders viel Wasserstoff und Methan aus. Mit dem Alter wird die Lauge kühler, Wasserstoff und Methan nehmen ab - allmählich gleicht sich die Zusammensetzung der Quelle an das Meerwasser an.

BienenstockDas Überraschende beim Vergleich der verschiedenen Mikrobensysteme: Die Gensequenzen bei allen Proben waren gleich, sie tauchten nur in unterschiedlicher Häufigkeit auf. In den erkalteten Quellen aus dem Mittelalter war eine Archäengruppe dominant, die bei den aktiven Schloten nur mit den empfindlichsten Sequenziertechniken entdeckt werden konnte. Bei den alternden Schloten wiederum dominierten andere Archäen. "Offenbar sind alle Archäen und Bakterien an all den Schloten präsent, aber die jeweiligen Bedingungen bestimmen, welche von ihnen dominant sind", so Brazelton. Die marginalisierten Einzeller müssen nur lange genug warten, bis die wechselnden Umweltbedingungen ihnen zum Durchbruch verhelfen. Die Forscher vermuten, dass sie deshalb aufgrund des Alters der jeweiligen Schloten sagen können, wie das Mikroben-Ökosystem zusammengesetzt ist.

Schwarzer RaucherAnders als die Schwarzen Raucher, die zweite Art von heißen Quellen auf dem Meeresgrund, ist ein Hydrothermalfeld vom Typ Lost City außerordentlich langlebig. "Wir haben gesicherte Daten, dass das Feld seit 30.000 Jahren aktiv ist, glauben aber, dass es auch gut 100.000 Jahre alt sein kann", so Brazelton. Dieses hohe Alter könnte auch der Schlüssel für die ungeheure Artenvielfalt der Einzeller sein. Sie haben eine schier unendlich große Zahl von Generationen Zeit sich auszudifferenzieren und jede nur erdenkliche ökologische Nische zu besetzen. Und irgendwo zwischen den etwa 30 Türmen der Stadt herrschen auch die Bedingungen für jede dieser ökologischen Nischen, so dass jeder Spezialist einen Platz zum Wohlfühlen und Vermehren hat.

Tiefseekrabbe in Lost CityBislang ist die Stadt auf dem Atlantis-Massiv die einzige ihrer Art, aber für Wissenschaftler wie Brazelton ist es ausgemacht, dass sie in früheren Zeiten viel verbreiteter waren, schließlich waren damals auch die vulkanischen Gesteine, denen sie ihre Existenz verdanken viel häufiger als heute. Da sie nicht nur lange aktiv sind, sondern in dieser Zeit auch die für Leben notwendigen Grundbausteine produzieren und darüber hinaus auch noch eine extrem variantenreiche Umgebung für die Entwicklung des Lebens bieten, sind Brazelton und seine Kollegen in Seattle davon überzeugt, dass die Wiege des Lebens eher zwischen weißen Türmen als zwischen schwarzen Schloten stand. 
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