https://frosthead.com

Tausende von Mikrobenarten leben in diesem vergrabenen antarktischen See

Tief unter dem Eis der Antarktis wimmelt es in einem alten See von Lebensformen, die Steine ​​fressen. Proben des kühlen Aufgusses aus dem Lake Whillans, der 250 Meter unter der westantarktischen Eisdecke liegt, zeigen, dass das vergrabene Gewässer fast 4000 Arten oder Gruppen von Arten von Mikroben beherbergt.

Verwandte Inhalte

  • Tausende Arten in einem seit Millionen von Jahren von der Welt abgeschnittenen See gefunden
  • Wostok: Auf der Suche nach Leben unter einem antarktischen Gletscher

Die Oberfläche des Sees wurde wahrscheinlich zuletzt im späten Pleistozän freigelegt, spätestens vor 1 Million Jahren. Seitdem haben seine Gewässer fast kein Sonnenlicht mehr gesehen und durchschnittliche Temperaturen um -63 Grad Fahrenheit. Die Entdeckung bestätigt frühere Hinweise, dass das Leben einen Weg findet, in solch extremen Umgebungen zu überleben, und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass irgendeine Form des Lebens gerade auf eisigen Monden im Sonnensystem, wie Jupiters Mond Europa, lebt.

Lake Whillans ist einer von Hunderten von subglazialen Seen, die unter der Antarktis bestehen. Satelliten haben diese verborgenen Gewässer zum ersten Mal vor Jahrzehnten entdeckt. "Eine herausragende Frage war, ob die Umgebung am Boden des Eisschilds tatsächlich für das Fortbestehen des mikrobiellen Lebens geeignet ist", erklärt Brent Christner, Mikrobiologe an der Louisiana State University in Baton Rouge.

Christner ist Teil des WISSARD-Teams (Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling), das eine Vielzahl von Institutionen weltweit umfasst und eine Armee von Wissenschaftlern und Studenten umfasst. Seit 2009 versucht die WISSARD-Crew herauszufinden, wie das Leben auf dem südlichen Kontinent ist. Bereits 1999 hatten Wissenschaftler den Verdacht, dass Mikroben auf dem Unterbauch eines Gletschers leben könnten. Kernproben aus dem größten antarktischen See, dem Wostoksee, zeigten genetische Spuren von Mikroben, die am Rand der Eisdecke eingefroren waren. Aber es besteht die Möglichkeit, dass diese Lebewesen von kontaminierter Bohrflüssigkeit abstammen und ob sie Teil eines lebendigen, atmenden Ökosystems sind, bleibt umstritten. (Keine Sorge, außergewöhnliche Behauptungen, der See könnte Fische enthalten.)

Ein paar Dinge machten Lake Whillans zu einem guten Kandidaten für die Suche nach subglazialem Leben. Es liegt nur etwa eine halbe Meile unter der Oberfläche, verglichen mit der zwei Meilen tiefen See Wostok. Der See fließt auch in das Rossmeer ab, sodass mögliche Verunreinigungen ausgewaschen werden und der See nach dem Bohren relativ unberührt bleibt. Ganz zu schweigen davon, dass der See nur 600 Meilen von der nächsten Forschungsstation entfernt ist, was bedeutet, dass das Team zum Standort fahren kann, anstatt zu fliegen.

2013 machte sich das WISSARD-Team auf den ultimativen Antarktis-Roadtrip. Auf der Baustelle wurde mit einem speziellen Heißwasserbohrsystem ins Eis gegraben. Auf dem Weg nach unten schmolz, filtrierte, kochte, pasteurisierte und UV-behandelte Gletschereis und verwendete es dann als sterile Bohrflüssigkeit. "Es wäre wie Wasser in pharmazeutischer Qualität", sagt Christner.

Der antarktische Campingplatz des WISSARD-Teams. (Reed Scherer / Northern Illinois University) Das Bohrlochinstrument dient zur Gewinnung von Wasser- und Sedimentproben aus dem subglazialen Lake Whillans. (Brent Christner) Ein WISSARD-Teammitglied schaut sich das Bohrloch an der Seebohrstelle an. (Reed Scherer) Eine Sedimentprobe aus dem Bett des Lake Whillans. (Reed Scherer / Northern Illinois University) Bakterienkolonien, die aus Wasserproben aus Lake Whillans kultiviert wurden. (Brent Christner) Ein elektronenmikroskopisches Bild zeigt eine mikrobielle Zelle mit einem anhaftenden Sedimentpartikel aus Lake Whillans. (Trista Vick-Majors) Die Bohrstelle des WISSARD-Teams oberhalb des subglazialen Lake Whillans in der Antarktis. (Brent Christner) Mit freundlicher Genehmigung der NASA-Raumsonde Galileo, ein Blick auf die eisige Oberfläche von Jupiters Mond Europa, der möglicherweise einen dunklen, eisigen Ozean unter sich birgt. Welches Ökosystem auch immer in den Meeren Europas leben mag, es könnte demjenigen in der extremen Umgebung des Lake Whillans ähneln. (NASA / JPL-Caltech / SETI Institut)

Als sie den See erreichten, nahmen sie sowohl Wasser als auch Sedimente vom Grund des Sees. In einem Feldlabor konnten sie ein genetisches und chemisches Profil der Seeumgebung und ihrer Bewohner erstellen. Um herauszufinden, wie viele Arten im Lake Whillans leben könnten, suchten die Forscher nach einem Gen, das für ein Ribosomenprotein kodiert, eine der ältesten und am besten erhaltenen biologischen Strukturen der Erde. Basierend auf dem Grad der Variation dieser Ribosomen-Gensequenz schätzen sie, dass das Wasser 3.931 Arten oder Artengruppen enthält, berichtet das Team heute in der Fachzeitschrift Nature . Einige sind wahrscheinlich neu in der Wissenschaft, aber nur eine weitere genetische Analyse wird es mit Sicherheit sagen.

Das Team fütterte dann Organismen, die aus dem Seewasser isoliert waren, mit verschiedenen Nährstoffen im Labor, um festzustellen, welche Arten von Insekten in diesem Ökosystem aktiv waren. In einem See an der Oberfläche gibt es viele Mikroben, die die Energie des Sonnenlichts nutzen, um Kohlendioxid in komplexere organische Verbindungen wie Zucker umzuwandeln und diese für Energiezwecke zu nutzen. Es ist die grundlegende Photosynthese. In den dunklen Tiefen des Lake Whillans fand das Team Mikroben, die stattdessen chemische Nährstoffe im Wasser verwenden, um ihren Kohlenstoff zu fixieren. Die meisten antarktischen Mikroben beziehen ihre Energie aus der Umwandlung von Ammonium in andere Formen von Stickstoff, während andere ihre Energie aus Eisen- und Sulfidverbindungen beziehen. Alle diese Nährstoffe wurden in den Seeproben gefunden.

Hier kommt das Steinfressen ins Spiel. Eisen und Sulfide könnten von zermahlenen Felsen ins Wasser gelangen, wenn das Gletschereis auf dem Grundgestein des Kontinents reibt. "In gewisser Weise" fressen "die Mikroben Gestein" - obwohl sie sich in der Praxis an die Mineralpartikel anlagern und ihnen beim Auflösen helfen ", schreibt Martyn Tranter, Glaziologin an der Universität Bristol, in einem begleitenden Nature- Editorial. Das Ammonium wird wahrscheinlich von Bakterien produziert, die tote Mikroben im See fressen.

Über die Bewohner des Lake Whillans und ihren Beitrag zum Ökosystem des Südlichen Ozeans sind noch viele Fragen offen. Weitere Untersuchungen könnten aufzeigen, welche Rolle diese subglazialen Kreaturen in größeren chemischen und biologischen Kreisläufen auf der Erde spielen. Inzwischen sind andere Forscher über die Auswirkungen auf die außerirdischen Ozeane aufgeregt.

„Die Tatsache, dass die in diesem subglazialen See nachgewiesene Konzentration und Vielfalt des Lebens vorhanden ist, bedeutet, dass es ein sehr gutes Zeichen für die Existenz des Lebens auf Europa gibt, auch wenn die Details unterschiedlich sind“, sagt Cynthia Phillips, eine Planetengeologin am SETI-Institut in Kalifornien. Lake Whillans ist kein identischer Zwilling zu den eisigen Ozeanen, von denen angenommen wird, dass sie unter der Eiskruste des Jupiter-Mondes existieren. Europas Oberfläche ist wahrscheinlich mehr als sechs Meilen dick, und die Ozeane erstrecken sich 31 Meilen darüber hinaus. Wir wissen auch noch nicht, ob die Ozeane Europas mit einer handlichen, nährstoffreichen Schicht mariner Sedimente ausgestattet sind. Aber das Ökosystem des Lake Whillans ist immer noch das, was wir den fremden Mikroben am nächsten gesehen haben, die in Ozeanen weit, weit entfernt schwimmen könnten.

Tausende von Mikrobenarten leben in diesem vergrabenen antarktischen See