Leben am Limit
An Orten, an denen sonst kein Leben mehr denkbar scheint, gelingt es doch verschiedenen kleinsten Wesen zu wachsen und zu gedeihen. Sie trotzen den lebensfeindlichen Bedingungen, übermäßiger Hitze, Kälte oder Trockenheit, und scheinen sich jeden noch so extremen Lebensraum zu erschließen. Womöglich geben sie Hinweise darauf, wie Leben auf der frühen Erde entstanden oder auf anderen Planeten möglich ist.
© Michael Richter (Ausschnitt)
© Jean-Pierre Margaix (Ausschnitt)
Grönländisches Eis | Im etwa drei Kilometer tiefen Eis eines grönländischen Gletschers entdeckten Forscher das Bakterium Herminiimonas glaciei. Es ist extrem klein, rund 10 bis 50 Mal kleiner als das Darmbakterium Escherichia coli, und zählt damit zu den "Ultra-Mikrobakterien", auch Nanobakterien genannt. Gerade seine geringe Größe scheint es ihm zu ermöglichen, eingeschlossen im Eis in feinsten Wasseradern und Flüssigkeitsfilmen zu überleben - kleine Nischen, die größere Organismen nicht besetzen könnten.
Das anspruchslose Nanobakterium kann sich von verschiedenen Nährstoffen ernähren und toleriert eine große Breite von Sauerstoffkonzentrationen. Auf der Suche nach Nahrung bewegt sich Herminiimonas glaciei mit Hilfe seiner Geißeln durch seinen nährstoffarmen Lebensraum.
"Kälteliebende", psychrophile Mikroorganismen können bei Temperaturen bis zu minus fünf Grad Celsius leben. Besondere Enzyme und "Frostschutzmittel" im Inneren der Zellen gewährleisten einen Stoffwechsel bei solch niedrigen Temperaturen.
Das anspruchslose Nanobakterium kann sich von verschiedenen Nährstoffen ernähren und toleriert eine große Breite von Sauerstoffkonzentrationen. Auf der Suche nach Nahrung bewegt sich Herminiimonas glaciei mit Hilfe seiner Geißeln durch seinen nährstoffarmen Lebensraum.
"Kälteliebende", psychrophile Mikroorganismen können bei Temperaturen bis zu minus fünf Grad Celsius leben. Besondere Enzyme und "Frostschutzmittel" im Inneren der Zellen gewährleisten einen Stoffwechsel bei solch niedrigen Temperaturen.
© Richard Zinken (Ausschnitt)
Negevwüste, Israel | So genannte endolithe Mikroorganismen leben in Gesteinen, manche sogar in einer Tiefe von etwa drei Kilometern in der Erde. Sie hausen unter anderem in Rissen und Hohlräumen des Sandsteins der israelischen Negevwüste in Israel oder der Ross Deserts in der Antarktis.
Die meisten endolithen Mikroorganismen gewinnen ihre Energie, indem sie anorganische Mineralien des Gesteins umwandeln. Die Stoffwechselprodukte mancher Bakterien senken den pH-Wert und lösen dadurch wiederum Bestandteile aus dem Gestein, weshalb sie zur natürlichen Verwitterung der Felsen beitragen. Andere Mikroben, beispielsweise das Cyanobakterium Chroococcus turgidus, die nur wenige Millimeter tief in bestimmten Gesteinen gedeihen, betreiben dagegen Fotosynthese und erzeugen Energie aus dem Sonnenlicht.
Die meisten endolithen Mikroorganismen gewinnen ihre Energie, indem sie anorganische Mineralien des Gesteins umwandeln. Die Stoffwechselprodukte mancher Bakterien senken den pH-Wert und lösen dadurch wiederum Bestandteile aus dem Gestein, weshalb sie zur natürlichen Verwitterung der Felsen beitragen. Andere Mikroben, beispielsweise das Cyanobakterium Chroococcus turgidus, die nur wenige Millimeter tief in bestimmten Gesteinen gedeihen, betreiben dagegen Fotosynthese und erzeugen Energie aus dem Sonnenlicht.
© Benjamin Urmston (Ausschnitt)
Blood Falls, McMurdo Dry Valleys, Antarktis | In regelmäßigen Abständen ergießt sich das blutrote Schmelzwasser des Taylor-Gletschers in den Lake Bonney. Die ungewöhnliche Farbe des Wasserfalls entsteht durch seinen hohen Eisengehalt.
Gespeist werden die Blood Falls durch einen unterirdischen See, der vor etwa zwei Millionen Jahren von einer dicken Eisschicht bedeckt wurde. Bei Temperaturen von minus fünf Grad Celsius, ohne Sauerstoff, einem extrem hohen Salzgehalt und abgeschnitten von der Außenwelt leben hier zahlreiche Mikroorganismen in absoluter Dunkelheit.
Enge Verwandte des Bakteriums Desulfocapsa sulfoexigens wachsen unter anderen in dem Salzsee. Ihre lebensnotwendige Energie gewinnen die Mikroorganismen, indem sie Schwefelverbindungen abbauen, wofür sie Eisen benötigen. Beide Verbindungen kommen in hohen Konzentrationen im See vor.
Gespeist werden die Blood Falls durch einen unterirdischen See, der vor etwa zwei Millionen Jahren von einer dicken Eisschicht bedeckt wurde. Bei Temperaturen von minus fünf Grad Celsius, ohne Sauerstoff, einem extrem hohen Salzgehalt und abgeschnitten von der Außenwelt leben hier zahlreiche Mikroorganismen in absoluter Dunkelheit.
Enge Verwandte des Bakteriums Desulfocapsa sulfoexigens wachsen unter anderen in dem Salzsee. Ihre lebensnotwendige Energie gewinnen die Mikroorganismen, indem sie Schwefelverbindungen abbauen, wofür sie Eisen benötigen. Beide Verbindungen kommen in hohen Konzentrationen im See vor.
© MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen (Ausschnitt)
Hydrothermalquelle, Atlantischer Ozean | In der absoluten Dunkelheit der Tiefsee ohne Sauerstoff fühlen sich Mikroben wie Ignicoccus hospitalis und Nanoarchaeum equitans pudelwohl. Sie widerstehen den hohen Drücken und den heißen Temperaturen, die um hydrothermale Schlote, den "Black Smokers", auf dem Meeresboden herrschen.
Damit zählen sie zu den extremsten Bakterien: sie sind barophil, also an hohe Drücke angepasst, und hyperthermophil - extrem "wärmeliebend". Ihre besonders stabilen Zellmembranen und temperaturfesten Enzyme ermöglichen ihnen das Leben unter den widrigen Bedingungen.
Ignicoccus hospitalis verstoffwechselt den reichlich vorhandenen Schwefel und nutzt diese chemische Energie, um aus Kohlendioxid organische Verbindungen aufzubauen. Er lebt in enger Gemeinschaft mit Nanoarchaeum equitans - dem kleinsten bislang bekannten Lebewesen.
Damit zählen sie zu den extremsten Bakterien: sie sind barophil, also an hohe Drücke angepasst, und hyperthermophil - extrem "wärmeliebend". Ihre besonders stabilen Zellmembranen und temperaturfesten Enzyme ermöglichen ihnen das Leben unter den widrigen Bedingungen.
Ignicoccus hospitalis verstoffwechselt den reichlich vorhandenen Schwefel und nutzt diese chemische Energie, um aus Kohlendioxid organische Verbindungen aufzubauen. Er lebt in enger Gemeinschaft mit Nanoarchaeum equitans - dem kleinsten bislang bekannten Lebewesen.
© Michael Richter (Ausschnitt)
Atacama, Chile | Diesem Pferd bekamen die lebensfeindlichen Bedingungen der Atacama offensichtlich nicht - ganz im Gegensatz zu den zahlreichen Mikroorganismen, die Forscher in etwa 6000 Meter Höhe auf dem Socompa-Vulkan an der Grenze zwischen Argentinien und Chile entdeckt haben. Hier oben schwanken die Temperaturen teilweise extrem, es ist nur selten und dann wenig Wasser verfügbar und es herrscht eine extreme Sonneneinstrahlung.
Die Mikroben haben sich an diese harschen Bedingungen jedoch angepasst und nutzen das Kohlendioxid, Methan und Wasser, das aus dem Vulkan austritt, um ihre lebensnotwendige Energie zu erzeugen. Immerhin konservieren die praktisch dauerhaft wüsten Bedingungen auf der Strecke gebliebene Lebewesen für die Nachwelt - zur Freude wissenschaftlicher Reisegruppen.
Die Mikroben haben sich an diese harschen Bedingungen jedoch angepasst und nutzen das Kohlendioxid, Methan und Wasser, das aus dem Vulkan austritt, um ihre lebensnotwendige Energie zu erzeugen. Immerhin konservieren die praktisch dauerhaft wüsten Bedingungen auf der Strecke gebliebene Lebewesen für die Nachwelt - zur Freude wissenschaftlicher Reisegruppen.
An Orten, an denen sonst kein Leben mehr denkbar scheint, gelingt es doch verschiedenen kleinsten Wesen zu wachsen und zu gedeihen. Sie trotzen den lebensfeindlichen Bedingungen, übermäßiger Hitze, Kälte oder Trockenheit, und scheinen sich jeden noch so extremen Lebensraum zu erschließen. Womöglich geben sie Hinweise darauf, wie Leben auf der frühen Erde entstanden oder auf anderen Planeten möglich ist.
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