10. Apr. 2019
Sedimentkernöffnung zur Probennahme von "ancient DNA".

Sedimentkernöffnung zur Probennahme von "ancient DNA".

Was können winzigste Meeresbewohner über das Meer der Vergangenheit verraten? Und wie kommt man überhaupt an sie ran – ganz besonders, wenn sie gar nicht mehr sichtbar erhalten sind? Das ist Aufgabe von Linda Armbrecht. Wie sie diese komplizierte Forschung bewältigt und dabei noch die Joides auf Hochglanz bringt? Lest selbst!

Wie Thomas bin ich als Teil der Wissenschaftler-Besatzung gerade unterwegs auf der JOIDES Resolution, um die Geschichte der Antarktischen Eisdecke und Südozeanströmungen zu erforschen. Insbesondere geht es darum, wie sich beides über die letzten Millionen Jahre unter verschiedenen Klimaeinflüssen verändert hat. Solche Forschung ist gerade besonders wichtig, den nur durch sie können wir genauere Einblicke in den Verlauf des gegenwärtigen Klimawandels gewinnen und entsprechende Maßnahmen treffen.

In meiner Forschung suche ich nach winzig kleinen Meeresorganismen, die in der Vergangenheit im Ozean gelebt haben, bekannt auch als "Mikroalgen" oder "Phytoplankton". Phytoplankton ist unsichtbar für das bloße menschliche Auge, daher lebt es versteckt in den Ozeanen der Erde – in Millionenzahlen! Die geringsten Veränderungen in Umweltbedingungen (z.B. Wassertemperatur, Salinität, pH) führen zu Veränderungen in Phytoplanktongemeinschaften, somit sind diese kleinen Wesen ideale Indikatoren für Klimaveränderungen. Am Ende ihres kurzen einzelligen Lebens sinken Phytoplanktonzellen zum Meeresgrund und über die Zeit lagern sich Schichten über Schichten von kleinen Silikat- und Kalziumkarbonathaltigen Skeletten ab.

Mikrofossilien unter dem Mikroskop.

Mikrofossilien unter dem Mikroskop.

Bild: L. Armbrecht/ACAD/IODP
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Mikrofossilien unter dem Mikroskop.

Bild: L. Armbrecht/ACAD/IODP

In den Sedimentkernen, die wir während unserer Expedition an Deck befördern, können wir nun diese Mikrofossilien untersuchen und bestimmen. Alles was wir dazu brauchen, ist nur eine Zahnstocherspitze voll Sediment zur Analyse unter dem Mikroskop – ok, und ein bisschen taxonomisches Know-how, denn auch nach Millionen von Jahren finden sich immer noch hunderte von Arten im Sediment. Es ist bekannt, welche Arten welche Umweltbedingungen vorziehen, und zu welchen Zeiten sie gelebt haben. Diese Information können wir nutzen um das Antarktische Ökosystem und Klima über geologische Zeitskalen zu rekonstruieren.

Leider sind nicht alle Phytoplankton-Arten im Sediment erhalten. Besonders Arten mit dünnen Zellwänden finden wir nicht mehr vor, und somit bleibt uns einiges an Informationen über die Vergangenheit vorenthalten. Dennoch ist es möglich, dem Meeresboden auch solche Erkenntnisse zu entlocken, und zwar indem wir "ancient DNA" also "uralte DNS" aus den Sedimenten isolieren und analysieren, d.h. DNS die auch nach tausenden von Jahren immernoch im Meeresboden erhalten ist.

Proben für eine solche Analyse müssen unter den höchsten Reinheits-Bedingungen gesammelt werden, um jegliche Art von Kontamination zu vermeiden. Die "ancient DNA"-Probennahmen während unserer Expedition sind daher mit viel Aufregung verbunden, aber trotz alledem haben wir schon einen kompletten Satz Proben gesammelt, um weitere Einblicke in das Leben von einstmaligem Phytoplankton und seinem Lebensraum zu gewinnen – und die JR ist sauberer als jemals zuvor!

Viele Grüße von Bord

Linda Armbrecht (Postdoc am Australian Centre for Ancient DNA (ACAD), The University of Adelaide, Australia)