Leben unter Tage Minen-Mikroben verblüffen Forscher

Auch in tiefen Erdschichten gibt es überraschend vielfältiges Leben. Mikroben bevölkern die Erdkruste Hunderte Meter unter der Oberfläche - und haben erstaunliche Überlebensstrategien entwickelt.

Leinfelden - Es ist nicht gerade ein reich gedeckter Tisch, den die Natur in der Tiefe der südafrikanischen Mponeng-Goldmine zu bieten hat. 2700 Meter unter der Erdoberfläche gibt es nichts als Wasser, Gestein und ein bisschen radioaktive Strahlung. Doch was für die meisten Lebewesen über kurz oder lang den Tod bedeuten würde, reicht einer ungewöhnlichen Lebensgemeinschaft von Mikroorganismen problemlos zum Leben: Seit 20 Millionen Jahren existiert das Kollektiv völlig abgeschnitten von Sonnenlicht und Luft der Außenwelt im 60 Grad Celsius heißen salzigen Wasser in den Hohlräumen der Felsen.

Die winzigen Minenbewohner nutzen geschickt die minimale Grundlage aus, die ihre Heimat ihnen bietet, berichtet das Magazin "Bild der Wissenschaft" in seiner Juni-Ausgabe: Sie ernähren sich von Wasserstoff, der durch die natürliche radioaktive Strahlung aus Wasser entsteht, und nutzen zum Atmen Sulfate, die sich aus dem Sauerstoff des Wassers und Schwefelsalzen im Gestein bilden. Natürlich hat diese genügsame Lebensweise auch ihren Preis, denn die Mikroben schaffen es nur alle 40 bis 300 Jahre, sich einmal zu teilen.

Trotz dieser Einschränkungen sind die Minenmikroben mit ihrer Vorliebe für unterirdische Lebensräume nicht alleine. Immer klarer kristallisiert sich heraus, dass die obersten Kilometer der Erdkruste voller Leben sind. Mittlerweile glauben viele Forscher sogar, dass die Mehrheit aller bakterienartigen Mikroorganismen im Inneren der Erde, einer "tiefen Biosphäre", lebt. Zwischen 10 und 30 Prozent der gesamten Biomasse macht nach Schätzungen allein der von ihnen gespeicherte Kohlenstoff aus.

Unterirdische Wasserstoff-Wirtschaft

"Es erstaunt schon, dass die tiefe Biosphäre kein exotischer Lebensraum ist, sondern einen großen Teil des Lebens auf der Erde beherbergt", sagt Bo Barker Jörgensen, Direktor des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie. Dabei sind es nicht nur wassergefüllte Gesteinshöhlungen, in denen sich die Mikroben ausgebreitet haben: Sedimente am Meeresgrund, Erdölfelder, Basaltgesteine und Salzstöcke sind ebenfalls besiedelt. Voraussetzungen dafür sind lediglich Wasser und eine Temperatur, die unter 113 Grad Celsius liegt. Darüber scheinen selbst die widerstandsfähigsten Mikroorganismen keine Chance mehr zu haben.

Die Entdeckung der Lebensvielfalt im Inneren der Erde ist jedoch nicht nur faszinierend - sie zwingt auch Geologen zum Umdenken: Viele geologische Prozesse, die bislang auf rein chemische Vorgänge zurückgeführt werden, sind nach neueren Erkenntnissen wohl eigentlich die Folgen mikrobiologischer Tätigkeiten. "Die Mikroben arbeiten zwar langsam, aber über geologische Zeiträume gesehen haben sie einen großen Einfluss auf die Stoffkreisläufe der Erde", erklärt Barker Jörgensen.

Erdbeben als Lebenselexier

So geht beispielsweise das Methanhydrat, das an vielen Stellen den Meeresgrund durchzieht, auf das Konto von Bakterien: Es entsteht als Abfallprodukt, wenn die im Meeresboden lebenden Einzeller organische Stoffe verdauen. Andere Mikroorganismen brauchen nicht einmal so komplexe Stoffe, um Methan herzustellen. In einem schwedischen Bergwerk haben Wissenschaftler drei Mikrobengruppen entdeckt, die im Granit leben und eine unterirdische Wasserstoff-Wirtschaft betreiben: Eine der Gruppen setzt Wasserstoff und Kohlendioxid so zusammen, dass Acetate, die Salze der Essigsäure entstehen. Diese wiederum werden von einer zweiten Bakteriengruppe zu Methan umgebaut. Eine dritte Gruppe schließlich produziert Methan direkt aus Wasserstoff und Kohlendioxid.

Besonders gut scheinen solche Mikroorganismen ausgerechnet dort zu gedeihen, wo die Erde am ungemütlichsten ist: in geologisch aktiven Zonen, in denen das Gestein immer wieder durch Erdbeben aufgerissen wird. Der Grund: Die Gesteinsoberflächen, die durch die Beben entstehen, sind chemisch sehr aktiv und spalten unter anderem Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff - ideale Bedingungen für die Lebewesen, die von genau diesen Elementen leben.

Lebensstrategie für fremde Planeten?

In einigen Fällen konnten Forscher diese Wirkung von Erdbeben sogar bereits messen. So stieg im Herbst 2000 in einer Mineralquelle im Vogtland die Methankonzentration plötzlich um das Achtfache an, nachdem es einige kleinere Beben in der Region gegeben hatte - eine Veränderung, die die Wissenschaftler auf eine erhöhte Stoffwechselaktivität der winzigen unterirdischen Bewohner zurückführen.

Doch obwohl immer mehr über das geheime Leben der Erdkrustenmikroben bekannt wird - die Organismen selbst bleiben ziemlich rätselhaft, schon allein deswegen, weil sie sich im Labor nur extrem schlecht kultivieren lassen. Zu lange brauchen sie für eine einzige Teilung und zu wenig wissen die Forscher noch über ihre Lebensbedingungen. Auskunft geben über das Leben und den Stoffwechsel der Mikroben sollen nun Erbgutanalysen. Vielleicht, so die Hoffnung der Forscher, verraten die Gene der Extremlebewesen auch die Strategien, die ihnen das Leben in der Erdkruste ermöglichen - und damit möglicherweise auch das Geheimnis, wie Mikroorganismen auf anderen Planeten überleben könnten.

Ilka Lehnen-Beyel, ddp

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