Das gar nicht so tote Meer: Spuren uralter Bakterien in den Sedimenten des Sees gefunden

Das Tote Meer ist nicht ganz tot. Sicher, es ist eines der extremsten Ökosysteme auf unserem Planeten, mit einem so hohen Salzgehalt, dass Touristen leicht auf der dichten, salzigen Brühe schwimmen können. Und da es keine Pflanzen, Fische oder sonstiges sichtbares Leben gibt, können Schwimmer zu Recht annehmen, dass sich in der Tiefe nichts rührt. Doch vor langer Zeit entdeckten Wissenschaftler einzellige Mikroorganismen, so genannte Archaeen, die im Wasser des Sees lebten – was viele zu der Frage veranlasste, ob auch anderes einfaches Leben in den Sedimenten darunter überleben könnte, trotz des Fehlens von Sauerstoff, Licht oder Nährstoffen.

Jetzt haben Camille Thomas, ein Geomikrobiologe an der Universität Genf, und seine Kollegen molekulare Fossilien in den Sedimenten des Toten Meeres ausgegraben, die darauf hindeuten, dass dort erst vor 12.000 Jahren Bakterien lebten. Es ist das erste Mal, dass Wissenschaftler in diesem Ökosystem eine andere Lebensform als Archaeen entdeckt haben, was darauf hindeutet, dass solches Leben an ähnlichen Orten auf der ganzen Welt und anderswo im Sonnensystem, einschließlich des Mars, existieren (oder in der Vergangenheit existiert haben) könnte. Die Ergebnisse wurden im März in der Fachzeitschrift Geology veröffentlicht.

Thomas und seine Kollegen waren Teil einer internationalen Zusammenarbeit, die im Jahr 2010 430 Meter tief in den See gebohrt hat, um die Vergangenheit unseres Klimas besser beurteilen zu können. Nach mehrjähriger Analyse der Proben fand Thomas‘ Team im Sediment vergrabene Archaeen. Das war der Beweis dafür, dass diese Organismen sowohl im See selbst als auch im Sediment darunter überleben konnten, wo die Bedingungen noch ungünstiger sind. Doch Thomas hielt es immer noch für unwahrscheinlich, dass etwas anderes als Archaeen dort überleben könnte. „Ich dachte: ‚Das ist eine extreme Umgebung, und sie ist nur für die extremen Typen geeignet'“, sagt er.

Der jüngste Fund des Teams widerlegt diese Vorstellung. Thomas und seine Kollegen analysierten Gipsschichten (ein Mineral, das bei der Verdunstung von Salzwasser zurückbleibt), die vor 12.000, 85.000 und 120.000 Jahren abgelagert wurden. In ihnen entdeckten sie Wachsester – energiereiche Moleküle, die kleine Organismen herstellen und speichern, wenn die Nahrung knapp wird. Da Archaeen diese Moleküle nicht produzieren können und es sehr unwahrscheinlich ist, dass mehrzellige Organismen unter solch lebensfeindlichen Bedingungen überleben, kommt das Team zu dem Schluss, dass uralte Bakterien diese Verbindungen produziert haben müssen.

Aber wie haben diese Bakterien überlebt? Die Wachsester enthielten Spuren von Archaea-Zellmembranen, so dass die Forscher die Hypothese aufstellen, dass die Bakterien Reste von Archaea aufgesammelt haben. Dieser Überlebensmechanismus würde erklären, wie die Gemeinschaft unter solch scheinbar desolaten Bedingungen gedeihen konnte. „Obwohl wir wissen, dass die mikrobielle Biomasse sehr vielfältig ist, ist es immer spannend zu sehen, welche Strategien diese mikrobiellen Gemeinschaften anwenden, um in verschiedenen Umgebungen zu überleben“, sagt Yuki Weber, Biochemikerin an der Harvard University, die nicht an der Studie beteiligt war. „Es gibt noch viel über den mikrobiellen Stoffwechsel zu lernen.“

Darüber hinaus fanden Thomas und seine Kollegen verlockende Hinweise darauf, dass im Ökosystem des Toten Meeres auch heute noch bakterielles Leben existieren könnte. Als sie zum Beispiel zum ersten Mal ein großes Fläschchen mit zeitgenössischen Sedimenten öffneten, rochen sie faule Eier – ein verräterisches Zeichen für Schwefelwasserstoffgas, das oft von Bakterien produziert wird. Aber das Gas kann auch einen nichtbiologischen Ursprung haben, wie z. B. geothermische Aktivität (für die der Yellowstone-Nationalpark berühmt ist), so dass die Forscher nicht sicher sind, dass sich unter dem Salzsee weiterhin Bakterien befinden.

Selbst wenn dies nicht der Fall sein sollte, leben Bakterien höchstwahrscheinlich unter ähnlichen Bedingungen in der gesamten riesigen unterirdischen Biosphäre der Erde, so argumentiert Weber. Und wenn die Wissenschaftler weiterhin die extremen Umgebungen kartieren, in denen Leben überleben kann, werden sie besser verstehen, wie und wo es auf der Erde und anderen Planeten entsteht, sagt er.

Nehmen wir den Mars: 2011 stieß der NASA-Rover Opportunity auf Gips, das gleiche Mineral, das Thomas in den Sedimenten des Toten Meeres fand. Sein Vorhandensein deutet darauf hin, dass mit der Erwärmung des Roten Planeten seine Ozeane und Seen verdunstet sind. Aber bevor dies geschah, hätten diese Gewässer wahrscheinlich sehr ähnlich wie das Tote Meer ausgesehen – vielleicht sogar bis hin zu den biologischen Prozessen, sagt Tomaso Bontognali, ein Wissenschaftler am Space Exploration Institute in der Schweiz, der nicht an der Studie zum Toten Meer beteiligt war. Bontognali arbeitet am ExoMars-Rover der Europäischen Weltraumorganisation, der 2021 in einem alten Meeresboden auf dem Mars landen soll. Er wird die Sedimentkerne mit einer vereinfachten Version der von Thomas‘ Team verwendeten Methode analysieren. Die Beweise aus dem Toten Meer „machen die Hypothese, dass es auf dem Mars Leben gegeben haben könnte, plausibler“, sagt Bontognali.