Forscher der University of Colorado in Boulder haben die Aktivität von Mikroben wiederhergestellt, die seit Zehntausenden von Jahren im Eis eingeschlossen waren, berichtet die osteopathisch-leben.de Website unter Bezugnahme auf phys.org. Dies eröffnet neue Perspektiven für das Studium arktischer Ökosysteme und den Einfluss des Klimawandels auf mikrobiologische Prozesse. Die Ergebnisse wurden im Journal of Geophysical Research: Biogeosciences veröffentlicht.
Was ist Permafrost und warum ist er wichtig
Permafrost ist eine Mischung aus gefrorenem Boden, Eis und Gestein, die fast ein Viertel der Nordhalbkugel bedeckt. Hier sind Überreste von Pflanzen, Tieren sowie zahlreiche Bakterien und Mikroorganismen konserviert, die gewissermaßen „in der Zeit eingefroren“ sind. Erfahrene Wissenschaftler können diese mikrobiellen Kolonien „wecken“, um ihre Fähigkeit zur Vermehrung und zum Abbau organischer Stoffe zu untersuchen.
Wie die Mikroben erweckt wurden
Nach dem Auftauen werden die Mikroben nicht sofort aktiv. Nach einigen Monaten beginnen sie jedoch, Kolonien zu bilden, sich aktiv zu vermehren und Kohlendioxid bei der Verdauung organischer Substanzen freizusetzen.
„Dies sind keineswegs tote Proben. Sie sind in der Lage, Leben zu erhalten und organische Materie abzubauen“, erklärte Tristan Caro, Hauptautor der Studie.
Bedrohung für das Klima
Die globale Erwärmung beschleunigt das Schmelzen des Permafrosts, was zu einer Freisetzung großer Mengen an Treibhausgasen – CO₂ und Methan – führen kann. Dieser Prozess schafft einen potenziell gefährlichen Kreislauf, der das Klima des Planeten beeinflusst.
Ort und Bedingungen der Forschung
Die Untersuchungen wurden im Permafrost-Tunnel des US Army Corps of Engineers in der Nähe von Fairbanks, Alaska, durchgeführt. Der Tunnel erstreckt sich über mehr als 100 Meter in gefrorenen Boden und enthält Überreste von Mammuts und Bisons.
Die Wissenschaftler entnahmen Proben von Permafrost im Alter von einigen Tausend bis zu 40.000 Jahren, fügte Wasser mit Deuterium hinzu und hielten sie bei 4–12 °C, um die Sommerbedingungen Alaskas zu simulieren. Dadurch konnte nachverfolgt werden, wie Mikroben Wasser zur Bildung von Zellmembranen nutzen.
Vom Erwachen zu Kolonien
In den ersten Monaten vermehrten sich die Mikroben langsam – nur eine Zelle von 100.000 änderte sich täglich. Nach einem halben Jahr begannen die Kolonien jedoch aktiv zu wachsen und sichtbare Biofilme zu bilden.
Obwohl die Mikroben für den Menschen ungefährlich sind, arbeiteten die Forscher in hermetisch abgedichteten Kammern. Die Ergebnisse zeigten, dass kurzfristige Temperaturerhöhungen die Aktivierung kaum beschleunigen. Ein entscheidender Faktor ist die Verlängerung der warmen Sommerperiode, in der die Aktivität der Mikroben zur Freisetzung von Treibhausgasen führen kann.
„Nicht einzelne heiße Tage, sondern längere warme Jahreszeiten beeinflussen die Prozesse im Permafrost“, betonte Caro.
Weitere Forschung und Entdeckungen
Bisher haben die Wissenschaftler nur einen kleinen Teil des Permafrosts in Alaska untersucht. Große Permafrostflächen existieren auch in Sibirien und anderen nördlichen Regionen, wo das Verhalten der Mikroben unterschiedlich sein kann.
„Wir haben gerade erst begonnen, dieses riesige Ökosystem zu erforschen. Es liegen noch viele Entdeckungen vor uns“, betonte Caro.