Le­ben in der Tie­fe

Auch un­ter der Ober­flä­che ist die Er­de nicht tot, im Ge­gen­teil: In der Deep Hot Bio­s­phe­re sum­mie­ren sich Bak­te­ri­en zu enor­mer Bio­mas­se.

Die Presse am Sonntag - - Wissen - VON JÜR­GEN LANGENBACH

Steig hin­ab in den Kra­ter des Sn­ef­fels Yo­cul, küh­ner Wanderer, und du wirst zum Mit­tel­punkt der Er­de ge­lan­gen.“Das stand, in Ru­nen und ver­schlüs­selt, auf dem Zet­tel ei­nes Al­che­mis­ten aus dem 16. Jahr­hun­dert, ein Mi­ne­ra­lo­ge und sein Nef­fe de­chif­frier­ten es 1863, es war la­tei­nisch: „De­scen­de, au­dax via­tor!“Un­er­schro­cken folg­ten sie der Wei­sung, stie­gen auf den längst in­ak­ti­ven Vul­kan auf Is­land und in ihm hin­ab, erst im Tro­cke­nen, dann kam Was­ser, im­mer mehr, schließ­lich ein Oze­an. Als sie den auf ei­nem Floß quer­ten, blie­ben ih­nen die Her­zen doch schier ste­hen: Di­rekt ne­ben ih­rem zer­brech­li­chen Ge­fährt ver­bis­sen zwei gi­gan­ti­sche Mee­res­sau­ri­er sich in­ein­an­der!

Die­se Ge­schich­te von Ju­les Ver­ne war auch dem Geo­lo­gen Tul­lis On­stott (Prin­ce­ton) wohl ver­traut, als er 2008 in Was­ser­pro­ben aus 1,5 Ki­lo­me­ter Tie­fe in ei­ner Gold­mi­ne in Süd­afri­ka auf Le­ben stieß bzw. auf Ge­no­me: Es wa­ren die von Bak­te­ri­en, er nann­te sie De­sul­fo­ri­des au­daxvia­tor (Sci­ence 322, S. 275). Sie näh­ren sich in ih­ren licht­lo­sen Tie­fen da­von, dass sie Sul­fa­te zu Sul­fi­den re­du­zie­ren – da­her der Schwe­fel im Na­men –, die nö­ti­gen Elek­tro­nen lie­fert Was­ser­stoff, der ra­di­o­ly­tisch ge­bil­det wur­de, durch das Auf­spal­ten von Was­ser durch zer­fal­len­des Uran.

Die­se Bak­te­ri­en zäh­len zu den tiefs­ten in ei­nem Reich des Le­bens, das früh er­schlos­sen wur­de – viel­leicht so­gar sei­ne Wie­ge war –, aber erst spät be­merkt, dem der „En­do­ter­restri­als“(c/o Dou­glas Fox/The At­lan­tic). Na­tür­lich wuss­te man lan­ge schon, dass es in den obers­ten Zen­ti­me­tern der Er­de von Bak­te­ri­en wim­melt. Aber wei­ter un­ten? Die Idee war 1992 noch so ver­we­gen, dass der Ver­fas­ser für ih­re Pu­bli­ka­ti­on in Pnas – dem Jour­nal der US-Aka­de­mie der Wis­sen­schaf­ten – be­zah­len muss­te (und die Ar­beit als „ad­ver­tis­ment“aus­ge­schil­dert wur­de: 89, S. 6045). Viel­leicht hat­te das auch et­was mit sei­nem Na­men zu tun: Tho­mas Gold.

Der wur­de 1920 in Wi­en ge­bo­ren und war ein Mul­ti­ta­lent, das sich in vie­len Wis­sen­schaf­ten ei­nen Na­men mach­te, in der Astro­phy­sik ei­nen gu- ten – er pos­tu­lier­te, dass Pul­sa­re ro­tie­ren­de Neu­tro­nen­ster­ne sind, er be­hielt recht –, in der Geo­lo­gie ei­nen um­strit­te­nen. Da ver­focht er, dass Erd­gas und Erd­öl nicht aus Bio­mas­se ent­stan­den sind, son­dern geo­gen, und dass sie das bis heu­te tun. Dar­über wird auch bis heu­te ge­strit­ten, er­bit­tertst, als Zeu­gen die­nen bei­den Par­tei­en Spu­ren von Bak­te­ri­en, die sich oft in Erd­öl fin­den: Für die ei­ne Frak­ti­on sind sie die Pro­du­zen­ten, die Bio­mas­se zer­set­zen, für die an­de­re sind sie Kon­su­men­ten, die sich von Erd­öl und Erd­gas näh­ren.

Wie auch im­mer: Lan­ge ging man da­von aus, dass al­les Le­ben, das auf der Er­de und das in den Mee­ren, sei­ne Ener­gie aus der Son­ne zieht und mit ihr Was­ser und CO2 ver­ar­bei­tet. Aber in den 1980er-Jah­ren fan­den sich in fins­ters­ten und ent­le­gens­ten Win­keln der Er­de, an Tief­see­vul­ka­nen, Bak­te­ri­en, die von Che­mi­ka­li­en le­ben. Gold zog dar­aus den Schluss, dass es sol­ches Le­ben über­all in der Erd­krus­te gibt, bis zu zehn Ki­lo­me­tern hin­ab – dann wird es mit 150 Grad Cel­si­us zu heiß –, er schätz­te die Bio­mas­se der Deep Hot Bio­s­phe­re auf die glei­che Grö­ßen­ord­nung wie die über­ir­di­sche. Spu­ren al­ler­or­ten. Spu­ren fan­den sich bald über­all, im glei­chen Jahr 1992 die von bak­te­ri­enz­er­fres­se­nem Gestein in Nor­we­gen, spä­ter die von Bak­te­ri­en selbst in vie­len ki­lo­me­ter­tie­fen Berg­wer­ken – in ei­nem in Süd­afri­ka le­ben so­gar Ne­ma­to­den –, spä­ter bohr­ten auch For­scher und wur­den et­wa in Koh­le­la­gern 2,5 Ki­lo­me­ter un­ter dem Mee­res­bo­den vor Ja­pan fün­dig (Sci­ence 349, S. 420) oder in auf­ge­stie­ge­nem Gestein am Per­si­schen Golf, wo Al­exis Temp­le­ton (Uni­ver­si­ty of Co­lo­ra­do) im Rah­men des Oman Dril­ling Pro­jects auf Bak­te­ri­en stieß, die wie­der von Schwe­fel und Was­ser­stoff le­ben, die­se aber aus ei­ner an­de­ren Qu­el­le be­zie­hen, aus Ser­pen­ti­ni­sie­rung, das ist die Um­wand­lung ei­nes Mi­ne­rals in ein an­de­res – Oli­vin in Ser­pen­tin – un­ter An­we­sen­heit von Was­ser: Das wird ge­spal­ten, der Was­ser­stoff wird frei ( Geochi­mi­ca et Cos­mochi­mi­ca Ac­ta 222. S. 704-728).

Le­ben zeigt sich, wo auch im­mer ge­bohrt wird, die jüngs­te Schät­zung von Se­an McMahon (Edin­burgh) sieht in der tie­fen Bio­sphä­re zwar nicht mehr so viel wie einst Gold, aber doch „ein Zehn­tel bis ein Drit­tel“der ge­sam­ten Bio­mas­se der Er­de (bzw. des in ihr ge­bun­de­nen Koh­len­stoffs), der Lö­wen- an­teil ist heu­te in den Pflan­zen (Jour­nal of the Geo­lo­gi­cal So­cie­ty 2018-016).

Aber be­vor die­se ka­men, vor 400 Mil­lio­nen Jah­ren, über­traf das Le­ben un­ten das oben um ei­ne Grö­ßen­ord­nung. Und dass das Le­ben oben kom­men konn­te, ver­dankt es mög­li­cher­wei­se dem un­ten. Denn ein Oben gab es lan­ge über­haupt nicht. Aus den Ozea­nen rag­ten al­len­falls ei­ni­ge Vul­ka­ne, aber nichts, in dem Pflan­zen wur­zeln konn­ten, da­zu muss­ten erst Kon­ti­nen­te auf­stei­gen. Und das konn­te erst ge­sche­hen, als dich­ter Bas­alt in leich­te­ren Gra­nit um­ge­wan­delt war.

Das kann wie­der mit Kräf­ten der Geo­lo­gie ge­sche­hen – und viel­leicht auch mit de­nen der Bio­lo­gie, durch den Stoff­wech­sel von Bak­te­ri­en. Für mög­lich hält das Ro­bert Ha­zen (Car­ne­gie In­sti­tu­ti­on), ei­ner der rüh­rigs­ten und ide­en­reichs­ten Geo­lo­gen – er lei­tet auch das Deep Car­bon La­bo­ra­to­ry, das dem Le­ben in der Tie­fe nach­geht –, al­ler­dings ist das so un­ge­si­chert, dass die Pu­bli­ka­ti­on als „Hy­po­the­sis“aus­ge­wie­sen wur­de ( Astro­bio­lo­gy 2015.1302).

„En­do­ter­restri­als“fin­den sich, wo auch im­mer man sucht, bis zu zehn Ki­lo­me­tern hin­ab. Sie näh­ren vie­le Hy­po­the­sen: Ha­ben sie die Kon­ti­nen­te mit­ge­baut, lö­sen sie Be­ben aus?

Von Hy­po­the­sen wim­melt es in die­ser For­schung fast so wie von Bak­te­ri­en in der Tie­fe, On­stott et­wa geht dem Zu­sam­men­hang von En­do­ter­restri­als und Erd­be­ben nach, wie­der in ei­nem Gold­berg­werk in Süd­afri­ka. Dort rei­ßen schwa­che Be­ben im­mer wie­der Spal­ten ins Gestein, sie bie­ten Bak­te­ri­en Ha­bi­ta­te. Aber geht es auch um­ge­kehrt, kön­nen die Bak­te­ri­en die Spal­ten so er­wei­tern, dass neue Be­ben aus­ge­löst wer­den? On­stott klärt es ge­ra­de (Sci­ence, 356, S. 891).

Am En­de bleibt noch ei­ne Spe­ku­la­ti­on, auf die schon Gold ver­fal­len war: Wenn es Le­ben tief in der Er­de gibt, war­um dann nicht tief im Mars? Des­sen Ober­flä­che ist ex­trem le­bens­feind­lich – eis­kalt, oh­ne flüssiges Was­ser, da­für voll töd­li­cher UV-Strah­lung der Son­ne –, aber weit un­ten könn­ten Bak­te­ri­en ge­dei­hen, und na­tür­lich nicht nur im Mars. Man wird es nur nie wis­sen, ki­lo­me­ter­tief boh­ren kann man auf dem Nach­barn nicht, und ei­nen hilf­rei­chen Vul­kan, durch den man zum Mit­tel­punkt des Mars rei­sen könn­te, gibt es auch nicht.

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