Heiße Geysire sind bekannt dafür, ungewöhnliche Mikroorganismen zu beherbergen, die sich an die dortigen extremen Lebensbedingungen angepasst haben. Doch auch kalte Geysire sind für Überraschungen gut, wie jetzt eine internationale Forschergruppe mit Beteiligung der Universität Duisburg-Essen feststellen konnte. Unbekannte Stämme von Bakterien und Archaeen aus 104 unterschiedlichen Abstammungslinien fanden sie im „Crystal Geysir“ in Utah.

Hydrogeologie und Mikrobiologie zusammengeführt

Die im Fachjournal „Nature Microbiology“ publizierte Studie zielte darauf ab, die biologischen Prozesse in kohlendioxidreichem Grundwasser besser zu verstehen und mit den geologischen Prozessen in einen Zusammenhand zu bringen. Denn am „Crystal Geysir“ hatten Wissenschaftler jahrelang erforscht, wie sich verflüssigtes Kohlendioxid dauerhaft im Untergrund einlagert. „Zusammen mit Kollegen der University of Calgary brachten wir die Hydrogeologie und Mikrobiologie auf einen Nenner. So konnten wir die Herkunft des Grundwassers und der Mikroorganismen genauer analysieren“, berichtet der Mikrobiologie Alexander Probst.

Die Forscher beprobten dazu den Geysir zu verschiedenen Zeiten seines fünftägigen Eruptionszyklus‘. Durch Genomanalysen klassifizierten sie die Mikroorganismen in den Proben und durch geochemische Analysen ordneten sie deren Vorkommen drei verschieden tief gelagerten Grundwasserleitern im Sandsteinuntergrund zu.

Überraschende Abhängigkeiten vieler Organismen

In der Tiefe fanden die Mikrobiologen vor allem Nanoarchaeen, Vertreter der Altoarchaeota und Bakterien der „Candidate Phyla Radiation“. In letzterer werden seit wenigen Jahren Bakterien zusammengefasst, die nur im Zusammenleben mit anderen Bakterienstämmen existieren können. In der mittleren Tiefe kamen diese symbiontischen Bakterien noch häufiger vor. In den oberflächennächsten Proben dominierten Stämme der Stickstoff fixierenden und Schwefel oxidierenden Bakterien der Gattung Sulfurimonas.

Variantenreiche Kohlendioxidstoffwechsel

Bei der näheren Analyse zeigte sich, dass die Bakterien und Archaeen der jeweiligen Schichten auf sehr unterschiedliche Weise Kohlendioxid binden und in organische Verbindungen einbauen. „Dieser Vorgang, das Einbinden von Kohlendioxid in organische Materie, ist nicht zu unterschätzen. Er ist die Voraussetzung dafür, dass sich ein breites Spektrum an Mikroorganismen bilden kann“, erläutert Probst. Auch biotechnologisch sei dies von sehr großer Bedeutung.

bl