Eine wissenschaftliche Entdeckung im Tschuktschensee, zwischen Russland und Alaska, hat das Verständnis des Lebens in extremen Umgebungen verändert. Forscher fanden Mikroalgen, die sich aktiv bewegen können bei Temperaturen von bis zu −15 °C innerhalb des Meereises, ein biologischer Rekord für eukaryotische Organismen.
Die Studie, veröffentlicht in einer internationalen wissenschaftlichen Zeitschrift, zeigte, dass diese winzigen Lebensformen während des Polarwinters nicht bewegungslos bleiben, wie bisher angenommen. Im Gegenteil, sie bewegen sich weiter und entwickeln biologische Aktivität selbst unter Bedingungen, in denen das Wasser fast vollständig gefroren ist.
Die Entdeckung entstand nach einer wissenschaftlichen Expedition, die Eiskerne in der Arktis sammelte. Nachdem die Proben ins Labor gebracht wurden, reproduzierten die Forscher die polaren Bedingungen und beobachteten etwas Unerwartetes unter dem Mikroskop: kleine grüne Organismen, die sich langsam in mikroskopisch kleinen Kanälen des Eises bewegten.
Neben der Eröffnung neuer Fragen zur Anpassung des Lebens an extreme Temperaturen, verstärkt die Entdeckung die ökologische Bedeutung der unter der gefrorenen Oberfläche der Arktis verborgenen Ökosysteme.
Ein lebendiges Ökosystem unter dem Schnee verborgen
Die Protagonisten dieser Entdeckung sind Diatomeen, mikroskopische Mikroalgen, die durch eine Siliziumstruktur geschützt sind, ähnlich einem winzigen Glasschild.
Diese Organismen erfüllen wesentliche Funktionen für die marinen Ökosysteme, da sie Sauerstoff produzieren, Kohlendioxid binden und die Grundlage für zahlreiche ozeanische Nahrungsketten bilden.
Jahrelang glaubte die wissenschaftliche Gemeinschaft, dass die Diatomeen während der kältesten Jahreszeiten unter dem Eis praktisch inaktiv blieben. Die neuen Beobachtungen zeigen jedoch, dass sie selbst bei extremen Temperaturen aktiv bleiben.
Das beobachtete Verhalten deutet außerdem darauf hin, dass diese Mikroalgen aktiv an der Umverteilung von Nährstoffen innerhalb des Meereises beteiligt sein könnten und kleine Mikroökosysteme schaffen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.
Wie sie sich bei extremen Temperaturen bewegen können
Der Bewegungsmechanismus dieser Diatomeen überraschte die Forscher durch seine biologische Komplexität. Die Mikroalgen sondern eine klebrige Substanz namens Mucilage ab, die es ihnen ermöglicht, sich langsam durch die Kanäle des Eises zu bewegen.
Dann nutzen sie molekulare Proteine, ähnlich denen, die in den menschlichen Muskeln vorkommen, wie Aktin und Myosin, um sich fortzubewegen und auf der gefrorenen Oberfläche voranzukommen.
Das Auffälligste ist, dass sich diese arktischen Arten anscheinend sogar schneller bewegen als andere Diatomeen aus gemäßigten Regionen, ein Beweis für extreme evolutionäre Anpassung an die polaren Bedingungen.
Wissenschaftler sind der Meinung, dass diese Entdeckung die Wahrnehmung des Meereises vollständig verändert, das nicht mehr als eine träge Oberfläche betrachtet wird, sondern als eine dynamische und biologisch aktive Umgebung.
Was sind Diatomeen und warum sind sie für den Planeten von grundlegender Bedeutung?
Diatomeen sind einzellige Mikroalgen, die in Ozeanen, Seen und feuchten Umgebungen auf der ganzen Welt vorkommen. Obwohl sie mit bloßem Auge unsichtbar sind, spielen sie eine entscheidende Rolle im ökologischen Gleichgewicht der Erde.
Diese Organismen erzeugen einen großen Teil des atmosphärischen Sauerstoffs durch Photosynthese und helfen, große Mengen an CO₂ zu binden, was zur Regulierung des Erdklimas beiträgt.
Darüber hinaus bilden sie die Nahrungsgrundlage für zahlreiche aquatische Ökosysteme und unterstützen Fische, Krustentiere und andere Meeresarten, die für die Biodiversität unerlässlich sind.
Ihre Fähigkeit, sich an extreme Bedingungen anzupassen, weckt auch Interesse in Bereichen wie der Astrobiologie, da sie Hinweise darauf geben könnten, wie Leben auf gefrorenen Welten außerhalb der Erde überleben könnte, wie Europa oder Enceladus.
Während die globale Erwärmung den Verlust von Eis in der Arktis beschleunigt, warnen Wissenschaftler, dass diese mikroskopischen Ökosysteme verschwinden könnten, bevor sie vollständig verstanden werden. Die Entdeckung der beweglichen Diatomeen wird somit zu einem Zeichen für die außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit des Lebens und gleichzeitig für die Zerbrechlichkeit der polaren Umgebungen angesichts des Klimawandels.
