16. Mär. 2020
Dünnschliff eines Gabbro mit mikrobiellen Zellen in polarisiertem Licht.

Dünnschliff eines Gabbro mit mikrobiellen Zellen in polarisiertem Licht.

In der aktuellen "Nature Geoscience" berichten Mikrobiologen über Proben aus der unteren Erdkruste, die ein überraschend vielfältiges Ökosystem aus Bakterien und Archäen enthielten, obwohl das Gestein ausgesprochen nährstoffarm ist. Es ist also nicht ausgeschlossen, dass sich Einzeller auch die Region der Erdkruste unterhalb von rund fünf Kilometern als Lebensraum erschlossen haben.

In Bohrkernen von der Atlantisbank im Indischen Ozean haben Mikrobiologen überraschenderweise ein vielfältiges Ökosystem mit allerdings nur geringer Biomasse gefunden. Die Atlantisbank ist ein untermeerischer Rücken auf halbem Weg zwischen Australien und Südafrika, der nicht wie der übliche Meeresboden aus Basalt besteht, sondern aus sogenanntem Gabbro, einem magmatischen Material, das nur tief in der Erdkruste kristallisiert. Normalerweise kommt Gabbro erst in rund fünf Kilometern Tiefe vor, ist also für die Wissenschaft nahezu unerreichbar.

Virginia Edgcomb und Benoit Ildefonse suchen eine Probe für die mikrobiologische Bearbeitung aus.

Virginia Edgcomb und Benoit Ildefonse suchen eine Probe für die mikrobiologische Bearbeitung aus.

Bild: Nature/IODP, William Crawford
Die Bohr-Crew an Bord der

Die Bohr-Crew an Bord der "Joides Resolution".

Bild: Nature/IODP, William Crawford
Virginia Edgcomb an Bord der

Virginia Edgcomb an Bord der "Joides Resolution".

Bild: Nature/IODP, William Crawford
Wissenschaftler beobachten das Bohrgestänge an Bord der

Wissenschaftler beobachten das Bohrgestänge an Bord der "Joides Resolution".

Bild: Nature/IODP, William Crawford
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Virginia Edgcomb und Benoit Ildefonse suchen eine Probe für die mikrobiologische Bearbeitung aus.

Bild: Nature/IODP, William Crawford

Die Bohr-Crew an Bord der "Joides Resolution".

Bild: Nature/IODP, William Crawford

Virginia Edgcomb an Bord der "Joides Resolution".

Bild: Nature/IODP, William Crawford

Wissenschaftler beobachten das Bohrgestänge an Bord der "Joides Resolution".

Bild: Nature/IODP, William Crawford

An der Atlantisbank aber kommt den Forschern die Tektonik zu Hilfe. "Dort gibt es eine Plattengrenze, an der eine der Platten die untere Kruste an die Oberfläche gebracht hat", sagt Virginia Edgcomb vom US-amerikanischen Meeresforschungsinstitut Woods Hole in Massachusetts. 2015 war sie an Bord des amerikanischen Bohrschiffs "Joides Resolution" an dem Rücken Indischen Ozean. Nur rund 700 Meter Wassersäule und eine dünne Sedimentdecke trennen dort die Wissenschaftler vom Gestein der unteren Erdkruste. Bis zu 750 Meter tief konnte die "Joides Resolution" in die Atlantisbank bohren, und in der aktuellen "Nature Geoscience" stellen die Mikrobiologen um Virginia Edgcomb das Ökosystem vor, das sie in den Proben fanden.

"Wir konnten Boten-RNA extrahieren und so die Aktivität der Einzeller kennenlernen", so Edgcomb, "und wir fanden, dass sie sehr effiziente Wege nutzen, um organische Verbindungen wiederzuverwerten, Kohlenstoff im Kreislauf zu halten und zu speichern." Dazu waren die Mikroben offenbar auf Klüfte und Risse im ansonsten sehr dichten Gestein angewiesen, durch die Meerwasser zirkulieren und so Kohlenstoff und andere Nährstoffe transportieren konnte. Doch mit diesem "Versorgungssystem" konnte sich selbst im nahezu nährstofffreiem Gabbro ein Ökosystem entwickeln, wie es auch anderswo in der Tiefen Biosphäre zu finden ist. "Eigentlich hatten wir damit gerechnet, dass in diesen kohlenstoffarmen Gebieten ursprünglichere Stoffwechselwege vorherrschen, die einfache Kohlenstoffverbindungen nutzen”, so Florence Schubotz, Mikrobiologin am Bremer MARUM in einer Pressemitteilung des Instituts.

Allerdings fordert die Nährstoffarmut der unteren Kruste ihren Preis. Die Zellzahlen und damit die Biomasse der Gemeinschaft war ausgesprochen gering und das selbst in den Proben, die nur wenige Meter unterhalb des Meeresbodens gewonnen wurden. "Die Zellen können kaum ihren Lebensunterhalt decken", erklärt Virginia Edgcomb. Dennoch könnte diese Extremform der Tiefen Biosphäre einen wesentlichen Teil der Stoffkreisläufe darstellen, mit denen das Leben den Planeten beeinflusst, schließlich stellt die untere Erdkruste ein gewaltiges Volumen dar.