Mikroskopische Aufnahme einer Probe mit niedrigerer Kruste und organischen Verwachsungen (Frieder Klein/WHOI) Leben kann oft selten und zerbrechlich erscheinen, aber wir Lebewesen haben die Erde tatsächlich infiltriert. Es tauchen immer wieder Mikroorganismen auf unerwartete Zeiten Und extreme Orte , die jüngste davon befindet sich tief unter dem Meeresboden, in der unteren Erdkruste.
„Die untere Meereskruste ist eine der letzten Grenzen der Erforschung des Lebens auf der Erde“, sagt die Mikrobiologin Virginia Edgcomb von der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). sagte Eos .
Edgcomb, der Meeresgeologe Jiangtao Li von der Tongji-Universität in China und Kollegen analysierten Gesteinsproben, aus denen gebohrt wurde Atlantis-Bank , ein Unterwasserrücken im Indischen Ozean.
Hier drückte aufsteigendes Magma entlang einer Verwerfungslinie die darüber liegenden Erdschichten nach oben und legte die untere Kruste dem darüber liegenden Ozean frei, was Wissenschaftlern einen leichteren Zugang zu einer geologischen Schicht ermöglichte, die normalerweise unter Basalten der oberen Kruste eingeschlossen ist.
Diagramm der ozeanischen Kruste am Bohrstandort Atlantis Bank. (Li et al., Natur , 2020)
Eingebettet in das grobe, abgekühlte Magma namens Gabbro, 750 Meter (2.400 Fuß) unter dem Meeresboden, entdeckten die Forscher spärliche, aber vielfältige Mikroben, denen es irgendwie gelang, in dieser rauen Dunkelheit zu überleben.
Zu diesen Organismen gehören Chroococcidiopsis , Arten von Cyanobakterien, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, unter extremen Bedingungen zu leben ( Extremophile ), Und Pseudomonas Bakterien, die für ihre vielfältigen Möglichkeiten bekannt sind, Energie umzuwandeln.
„Organismen, die weit unter dem Meeresboden ihr Dasein fristen, leben in einer lebensfeindlichen Umgebung.“ notiert Biochemikerin Paraskevi Mara vom WHOI.
Eine Reihe von Extremophilen sind Autotrophe, Organismen, die ihre eigene Nahrung produzieren, wie Pflanzen es durch Photosynthese von Sonnenlicht tun. Diese beinhalten Mikroben, die Methan verstoffwechseln gefunden 80 Zentimeter (30 Zoll) unter der rauen, trockenen Atacama-Wüste in Chile, oder Cyanobakterien, die Wasserstoff nutzen tief unter der Erdoberfläche.
Überraschenderweise stellten die Forscher jedoch fest, dass zumindest einige dieser Mikroben mit niedrigerer Kruste nicht so autark sind.
„Wir haben einen völlig neuen Methodencocktail angewendet, um wirklich zu versuchen, diese kostbaren Proben so intensiv wie möglich zu erforschen“, erklärt Kantenkamm.
Durch die Analyse von Enzymaktivitäten, Lipid-Biomarkern und Genexpression konnten die Forscher feststellen, dass einige der Mikroben für ihre Ernährung auf den Abbau organischer Stoffe angewiesen sind. Sie ernähren sich wahrscheinlich von Resten organischer Moleküle, etwa Fragmenten von Aminosäuren und Spuren von Fetten, die über Risse in der ozeanischen Kruste mit Wasser eindringen.
Einige der Mikroben haben auch die Fähigkeit, Kohlenstoff in ihren Zellen zu speichern, während andere ihn aus sogenannten zähen Molekülen extrahieren können polyaromatische Kohlenwasserstoffe .
Diese „Mikroorganismen recyceln und speichern die verfügbaren organischen Verbindungen effizient“, so Li und Kollegen schrieb in ihrer Arbeit .
Ob es anderswo in dieser geologischen Schicht ähnliches Leben gibt, bleibt abzuwarten, da andere Regionen der unteren Erdkruste keinen solchen Zugang zu denselben wasserhaltigen Nährstoffen hätten. Allerdings erweitern Beweise für Leben in dieser Tiefe den Umfang des Kohlenstoffkreislaufs der Erde.
„Wenn man sich das Volumen der tiefen Biosphäre, einschließlich der unteren ozeanischen Kruste, ansieht, könnte es selbst bei einer sehr langsamen Stoffwechselrate erhebliche Mengen an Kohlenstoff bedeuten.“ sagte Kantenkamm.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .