The Not So Dead Sea: Traces of Ancient Bacteria Found in the Lake’s Sediments

De Dode Zee is niet helemaal dood. Zeker, het is een van de meest extreme ecosystemen op onze planeet, met een zoutgehalte zo hoog dat toeristen gemakkelijk kunnen drijven op zijn dichte, zilte brouwsel. En omdat er geen planten, vissen of ander zichtbaar leven is, kan men zwemmers verontschuldigen door aan te nemen dat er in de diepte niets leeft. Maar lang geleden ontdekten wetenschappers eencellige micro-organismen, archaea genaamd, die in het water van het meer leefden – waardoor velen zich afvroegen of er ook ander eenvoudig leven in de sedimenten zou kunnen overleven, ondanks de afwezigheid van zuurstof, licht of voedingsstoffen.

Nu hebben Camille Thomas, een geomicrobioloog aan de Universiteit van Genève, en zijn collega’s moleculaire fossielen opgegraven in de sedimenten van de Dode Zee, die erop wijzen dat bacteriën daar nog maar 12.000 jaar geleden leefden. Het is de eerste keer dat wetenschappers een andere levensvorm dan archaea in dit ecosysteem hebben ontdekt – wat erop wijst dat dergelijk leven zou kunnen bestaan (of in het verleden heeft bestaan) op soortgelijke plaatsen overal ter wereld en elders in het zonnestelsel, inclusief Mars. De resultaten werden in maart gepubliceerd in Geology.

Thomas en zijn collega’s maakten deel uit van een internationaal samenwerkingsverband dat in 2010 430 meter onder de meerbodem boorde, in een ongekende kans om het verleden van ons klimaat beter te beoordelen. Na verscheidene jaren van analyse van de monsters vond Thomas’ team archaea begraven in het sediment. Dit was het bewijs dat deze organismen zowel in het meer zelf als in het sediment eronder, waar de omstandigheden nog vijandiger zijn, konden overleven. Maar Thomas achtte het nog steeds onwaarschijnlijk dat iets anders dan archaea daar konden overleven. “Ik dacht: ‘Het is een extreme omgeving, en het is alleen voor de extreme jongens,'” zegt hij.

De meest recente vondst van het team verandert dat idee. Thomas en zijn collega’s analyseerden lagen gips (een mineraal dat achterblijft wanneer zout water verdampt) die 12.000, 85.000 en 120.000 jaar geleden werden afgezet. Daarin ontdekten zij wasesters – energierijke moleculen die door kleine organismen worden aangemaakt en opgeslagen wanneer voedsel schaars wordt. Omdat archaea deze moleculen niet kunnen produceren en het zeer onwaarschijnlijk is dat meercellige organismen dergelijke vijandige omstandigheden kunnen overleven, concludeert het team dat oude bacteriën de verbindingen moeten hebben geproduceerd.

Maar hoe hebben deze bacteriën kunnen overleven? De wasesters bevatten sporen van celmembranen van archaea, zodat de onderzoekers veronderstellen dat de bacteriën overblijfselen van archaea opvraten. Dat overlevingsmechanisme zou verklaren hoe de gemeenschap er in slaagde te gedijen in zulke schijnbaar desolate omstandigheden. “Hoewel we weten dat er een enorme diversiteit is in de microbiële biomassa, is het altijd spannend om te zien welke strategieën deze microbiële gemeenschappen gebruiken om in verschillende omgevingen te overleven,” zegt Yuki Weber, biochemicus aan de Harvard Universiteit, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Er moet nog veel worden geleerd over het microbiële metabolisme.”

Daarnaast vonden Thomas en zijn collega’s prikkelende hints dat er zelfs vandaag de dag bacterieel leven kan bestaan in het ecosysteem van de Dode Zee. Toen zij voor het eerst een grote flacon met sedimenten uit die tijd openden, roken zij bijvoorbeeld rotte eieren – een teken van waterstofsulfidegas, dat vaak door bacteriën wordt geproduceerd. Maar het gas kan ook een niet-biologische oorsprong hebben, zoals geothermische activiteit (waar Yellowstone National Park beroemd om is), dus de onderzoekers zijn er niet zeker van dat er nog steeds bacteriën onder het zoute meer leven.

Zelfs als dat niet zo is, leven bacteriën hoogstwaarschijnlijk in vergelijkbare omstandigheden in de uitgestrekte ondergrondse biosfeer van de aarde, stelt Weber. En als wetenschappers doorgaan met het in kaart brengen van de extreme omgevingen waarin leven kan overleven, zullen ze beter begrijpen hoe en waar het op aarde en andere planeten ontstaat, zegt hij.

Neem Mars-in 2011 stuitte NASA’s Opportunity rover op gips, hetzelfde mineraal dat Thomas in de sedimenten van de Dode Zee vond. De aanwezigheid ervan suggereert dat toen de Rode Planeet opwarmde, zijn oceanen en meren verdampten. Maar voordat dit gebeurde, zouden deze watermassa’s waarschijnlijk veel op de Dode Zee hebben geleken – misschien zelfs tot aan de biologische processen toe, zegt Tomaso Bontognali, een wetenschapper aan het Space Exploration Institute in Zwitserland, die niet betrokken was bij het Dode Zee-onderzoek. Bontognali werkt aan de ExoMars rover van de Europese Ruimtevaartorganisatie, die in 2021 zal landen in een oude oceaanbodem op Mars. Hij zal sedimentkernen analyseren met een vereenvoudigde versie van de methode die door het team van Thomas wordt gebruikt. Het Dode Zee-bewijs “maakt de hypothese dat er leven op Mars kan hebben bestaan aannemelijker,” zegt Bontognali.