Von Christina Hucklenbroich

Tief in der Erdkruste leben rätselhafte Mikroben - Wesen wie von einem fremden Planeten. Mit ihrer Hilfe könnte geklärt werden, wie frühes Leben funktionierte

"Hinter unserer Erforschung der Tiefe steht die Idee, nach dem Beginn des Lebens zu suchen", sagt Johanna Lippmann-Pipke vom Geoforschungszentrum in Potsdam. Die Physikerin ist Mitglied eines internationalen Forscherteams, das Mikroorganismen in 2,8 Kilometer Tiefe in einer Goldmine in Südafrika entdeckt hat.

"In so großer Tiefe finden wir ähnliche Bedingungen wie auf der Erde vor vielen Millionen Jahren: Es ist warm, es gibt weder Licht noch Sauerstoff und kaum organisches Material", sagt Lippmann-Pipke. Ideale Bedingungen also, um zu klären, wie frühes Leben funktioniert haben könnte. Im Fachmagazin Science (Bd. 314, S. 479, 2006) berichteten die Forscher im Oktober über die lebenden Funde aus der Tiefe.

"Im Reagenzglas haben wir schon vor der Entdeckung dieser Mikroorganismen simulieren können, dass Stoffwechselvorgänge ohne Licht, Sauerstoff und organisches Material möglich sind", sagt Johanna Lippmann-Pipke. "Jetzt aber haben wir den Ort gefunden, wo das tatsächlich passiert." Die Mikroben aus der Tiefe verwenden für ihren Stoffwechsel alles, was ihr karger Lebensraum hergibt: Sulfat, winzige Wassertröpfchen im Gestein und radioaktive Strahlung. Natürlich vorkommende radioaktive Elemente wie Uran, Kalium oder Thorium senden hochenergetische Gammastrahlung aus.

Nachkommen alle 1000 Jahre

Die Strahlen lösen aus den gering vorhandenen Wassermengen Wasserstoff - den nutzen die Mikroben als Energiequelle zum Überleben. Johanna Lippmann-Pipke war für die Altersbestimmung des Wassers zuständig, in dem die Keime leben. "In dem Wasser mischen sich jüngere und ältere Komponenten - einige waren vor Millionen von Jahren Niederschlagswasser, andere sind so alt wie die Gesteine selbst", so die Physikerin. "Das Wasser, in dem die Keime leben, hatte seit etwa 15 bis 20 Millionen Jahren keinen Kontakt mehr mit der oberirdischen Welt." Seitdem sind die Mikroben abgeschnitten vom Rest des Lebens.

Erst in den vergangenen Jahren begannen Wissenschaftler, Mikroorganismen aus dem Erdinneren an die Oberfläche zu holen und zu erforschen. Sie fanden nicht nur Bakterien, sondern auch Archaeen - einzellige Lebewesen, die dafür bekannt sind, dass sie extreme Lebensbedingungen aushalten. Seit wenigen Jahren weiß man, dass ein Kubikzentimeter Sedimentgestein aus 1000 Metern Tiefe bis zu zehn Milliarden Zellen enthalten kann.

30 Prozent der Biomasse

William Whitman von der University of Georgia nutzte diese Zahl 1998 für eine Hochrechnung. Demzufolge machen die unterirdischen mikrobiellen Lebensformen 30 Prozent der gesamten Biomasse des Planeten aus. Betrachtet man die Mikroben als Lebensform isoliert, dann lässt sich sogar sagen, dass im Sediment mehr Leben existiert als oberhalb des Erdbodens: Die Mikroorganismen aus der Tiefe bilden 55 bis 85 Prozent der mikrobiellen Biomasse des Planeten.

Whitmans spektakulären Rechenergebnissen folgten mehrere Expeditionen mit dem Ziel, die unbekannten Lebenswelten im Erdinneren zu erkunden. Nicht nur im Sediment der Kontinentalflächen, auch bis zu 1000 Meter unterhalb des Meeresbodens fanden Forschungsteams bereits Bakterien und Archaeen. Zuletzt bohrte ein Team aus Mikrobiologen und Geochemikern westlich und südöstlich der Galapagos-Inseln sowie im Perugraben nach Gesteinsproben. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler Anfang dieses Jahres in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS, Bd. 103, S. 2815 und S. 3846, 2006).