Entdeckung in Lake Vida: Bakterien seit 2800 Jahren unter Antarktis-Eis isoliert

Jahretausendelang waren sie von der Außenwelt abgeschnitten, jetzt haben Forscher eine uralte Gemeinschaft von Mikroorganismen entdeckt - unter dem Eis eines Sees in der Antarktis. Ihr extremer Lebensraum gleicht denen auf anderen Himmelskörpern.

Washington/Hamburg - Leben hat es nicht leicht in der Antarktis. Monatelang fehlt das Sonnenlicht, es wehen eisige Stürme, vielerorts bleiben die Temperaturen ganzjährig unter Null. Unter einer meterdicken Eisschicht sind Wissenschaftler nun auf Mikroben gestoßen, die den widrigen Bedingungen trotzen - und zwar schon seit mehr als 2800 Jahren, wie das Alter des darüber liegenden Eises verrät. Das Wasser, in dem die Mikroben leben, ist äußerst salzig, und die Temperaturen dort liegen ganzjährig niedriger als minus zwölf Grad Celsius.

Trotzdem scheint die Gemeinschaft quicklebendig: Sie gewinnt die fürs Überleben notwendige Energie vermutlich aus Wasserstoff, der sich bei chemischen Reaktionen der Salzsole mit dem umliegenden Gestein bildet, wie die Forscher um Alison Murray vom Desert Research Institute in Reno im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" spekulieren .

Der Lake Vida im Osten der Antarktis ist von einer rund 20 Meter dicken Eisschicht bedeckt und befindet sich auf mehreren hundert Meter starkem Permafrostboden. Ursprünglich hatten Wissenschaftler angenommen, dass er vollständig gefroren ist. Messungen zeigten dann jedoch, dass es unter der Eisschicht flüssiges Wasser gibt, das allerdings extrem salzhaltig und mit etwa minus 13 Grad Celsius auch sehr kalt ist.

Trotz dieser widrigen Bedingungen machte der See bereits vor knapp zehn Jahren als potentieller Lebensraum für ungewöhnliche Mikroben von sich reden: Damals hatten Wissenschaftler am unteren Ende von Eisbohrkernen organische Ablagerungen entdeckt, die eingefrorene Mikroorganismen enthielten. Sie spekulierten, dass es in der darunterliegenden Sole möglicherweise sogar noch lebende Pendants dieser Mikroben geben könnte.

Diese Annahme können Murray und ihr Team nun bestätigen. Sie führten in den Jahren 2005 und 2010 weitere Bohrungen durch. Beide Male habe sich das Bohrloch kurz darauf mit einer gelblichen Sole gefüllt, die bei Kontakt mit der Luft eine braun-rote Verfärbung annahm, berichten die Forscher.

Eine genauere Analyse unter dem Mikroskop zeigte: Das salzige Wasser enthielt kugel- und stäbchenförmige Mikroorganismen in verschiedenen Größen, die nicht selten in zusammenhängenden Paaren auftraten - ein Hinweis auf eine kürzlich erfolgte Teilung. Zudem fanden die Wissenschaftler Anzeichen für einen aktiven Stoffwechsel und eine, wenn auch langsame, Eiweißproduktion in den Zellen.

Unerwartete Vielfalt

Insgesamt gab es mindestens 32 verschiedene Bakterienvarianten, die acht unterschiedlichen Stämmen zugeordnet werden konnten, wie das Team berichtet. Einige glichen bereits bekannten Spezies, andere dagegen zeigten kaum Ähnlichkeiten zu beschriebenen Arten. In allen Stämmen seien auch zuvor schon Vertreter bekannt gewesen, die mit extremen Bedingungen zurechtkommen, sagen die Forscher. Daher liege es nahe, dass auch die jetzt entdeckten Mikroben kreative Stoffwechselwege entwickelt haben, um auch aus kargen Ressourcen Energie zu gewinnen.

Wie genau diese Stoffwechselwege aussehen, können sie zwar noch nicht sagen. Allerdings ist die Umgebung, in der die Extrembakterien leben, wohl ziemlich einzigartig: Das Wasser enthält neben den großen Salzmengen sehr viel gelöstes Lachgas sowie andere Stickstoffverbindungen wie Ammoniak, Nitrit und Nitrat. Auch molekularer Wasserstoff ist in hohen Konzentrationen vorhanden. Ebenfalls stark vertreten sind gelöste Metalle, vor allem Eisen, und sowohl anorganische als auch organische Kohlenstoffverbindungen.

Es sei denkbar, dass die Energie für die Mikroben vor allem durch ständige Reaktionen der Sole mit dem stark eisenhaltigen Gestein des Bodens zur Verfügung gestellt wird, mutmaßen die Forscher. So könnte eine Oxidation der Eisensalze, gekoppelt mit einer Reduktion von Nitrit und Nitrat, molekularen Wasserstoff erzeugen, der dann einigen dieser Organismen als Energiequelle für den Nährstoffaufbau dient.

Diese Mikroben könnten dann die Nährstoffe für Bakterien zur Verfügung stellen, die andere Stoffwechselwege verwenden, spekulieren die Wissenschaftler. Sie halten die extreme Kommune unter anderem deswegen für so interessant, weil sie in einem Lebensraum gedeiht, wie er auch auf anderen Himmelskörpern zu finden ist - dem Jupitermond Europa beispielsweise oder dem Saturnmond Enceladus.

hda/dapd