Dieses Leben, das 100 Millionen Jahre lang geschlafen hatte, wurde durch einen von Menschen verursachten Unfall erweckt.

Ein ursprünglich drei Meter tiefer Süßwassersee verwandelte sich nach einem Unfall in einen 60 Meter tiefen Salzwassersee und ein Leben, das 100 Millionen Jahre lang geschlafen hatte, erwachte.

Lake Peignur ist ein wunderschöner Süßwassersee auf Jefferson Island in Louisiana, USA. Hier gibt es reiche Ressourcen. Auf dem Grund des Sees befindet sich ein Salzbergwerk, in dem die Diamond Crystal Salt Company Steinsalz abbaut. Texaco plant außerdem, auf der Oberfläche des Sees nach Öl zu suchen.

Am 21. November 1980 änderte sich jedoch alles. An diesem Tag berechnete die Bohrplattform von Texaco den Bohrstandort falsch und der Bohrer durchbohrte versehentlich die Oberseite der dritten Schicht des Salzbergwerks am Grund des Lake Pinel.

Bildquelle: Unsplash

Künstlicher Wirbel

Es ist etwas Schreckliches passiert. Große Mengen Seewasser strömten in die Salzminen am Grund des Sees und bildeten einen riesigen künstlichen Strudel auf der Oberfläche des Sees. Die sieben Besatzungsmitglieder, die ursprünglich geplant hatten, die Bohrinsel zu retten, stellten fest, dass die Plattform zu kippen begann, und mussten sich zur Flucht entschließen. Hilflos mussten sie zusehen, wie der 46 Meter hohe Bohrturm im ursprünglich nur drei Meter tiefen See verschwand. Gleichzeitig überflutete das Seewasser auch die 430 Meter unter der Erde gelegene Mine. Die Arbeiter des Salzbergwerks wurden auf die höchste Ebene der Mine evakuiert, doch der Wasserstand des Sees stieg rasch bis zur Hüfte.

Die Salzsäulen, die ursprünglich zur Unterstützung des Bergwerks am Grund des Sees dienten, lösten sich nach und nach auf, als das Seewasser eindrang und der Tunnel des Salzbergwerks einstürzte. Das Loch am Grund des Sees wurde immer größer und mehr Wasser strömte hinein. Der einst friedliche Pinel-See schien sich nun in ein riesiges schwarzes Loch verwandelt zu haben, das alles um sich herum verschluckte. Elf Lastkähne, ein Schlepper, Parkplätze, unzählige Bäume, 35 Hektar Uferland und ein Teil eines Gebäudes wurden mitgerissen. „Es war, als würde man einem Entenküken in der Badewanne dabei zusehen, wie es in den Abfluss fällt“, sagte ein Augenzeuge.

Traditionell wurde der Lake Pinel vom Vermilion-Teche-Becken gespeist, das dann vom Lake Pinel durch den Delcambre-Kanal in die Vermillion Bay und in den Golf von Mexiko floss. Zu diesem Zeitpunkt strömte unter dem Einfluss des Strudels eine große Menge Süßwasser aus der Wasserquelle ein. Am anderen Ende begann auch der Delcambre-Kanal, den See mit Wasser zu füllen. Salzwasser aus dem Golf von Mexiko floss flussaufwärts und drang in den fast leeren Seeboden ein, wodurch ein 50 Meter hoher temporärer Wasserfall entstand, der größte Wasserfall, der jemals in Louisiana registriert wurde.

Gleichzeitig bedeutet der massive Zufluss von Seewasser für die Salzminen am Grund des Sees, dass die Luft schnell aus den Minen entweichen kann. Diese komprimierte Luft strömt zusammen mit dem einströmenden Seewasser aus dem Hauptschacht der Mine und bildet eine bis zu 122 Meter hohe Schlammfontäne, die in unregelmäßigen Abständen ausbricht.

Ein Wasserfall, der durch den Rückfluss des Canal del Cambre entstanden ist. Bildquelle: YouTube via @ankerssm

Erst mehrere Tage nach dem Unfall erreichte der Wasserdruck im Lake Pinner und im Salzbergwerk ein Gleichgewicht. Neun der elf Kähne, die ursprünglich durch den Strudel auf den Grund des Sees gesaugt worden waren, konnten wie durch ein Wunder aus dem Wasser gehoben werden und schwammen wieder auf dem Wasser. Gleichzeitig wurde aufgrund des starken Salzwasserrückflusses aus dem ursprünglich drei Meter tiefen Süßwassersee ein 60 Meter tiefer Salzwassersee , und der Lake Pinnell wurde zum tiefsten See Louisianas.

Ein Leben, das seit 100 Millionen Jahren schläft

Im Jahr 1985 erhielt Russell H. Vreeland, damals Assistenzprofessor für Biologie an der University of New Orleans in Louisiana, Zugang zu einigen verlassenen Salzminen am Grund des Lake Pinel und entnahm einige Wasserproben. Freeland sammelte außerdem Wasserproben von zwei Soleunternehmen in Oklahoma und plant, die mikrobielle Zusammensetzung dieser Proben zu analysieren. Nach der Isolierung und Kultivierung entdeckte Freeland mehrere extrem halophile Archaeen, die nur in mindestens 20 % Salzwasser überleben können, wobei der beste Überlebenssalzgehalt bei 25 bis 30 % liegt.

Es ist nicht ungewöhnlich, euryhaline Bakterien (Bakterien, die in Gewässern mit stark schwankendem Salzgehalt überleben können) in unterirdischem Salzwasser zu finden, da sie möglicherweise mit dem Regenwasser in den Boden gelangen und sich auf ihrer Reise durch den Boden allmählich an den zunehmenden Salzgehalt anpassen. Allerdings können extrem halophile Archaeen nur in Umgebungen mit hohem Salzgehalt überleben und sind daher in unterirdischen Salzlaugen äußerst selten. Wo in aller Welt kamen sie her?

Schlammbrunnen in der Mine neben dem Lake Pinner. Bildquelle: YouTube via @ankerssm

Freeland vermutete zunächst, dass diese Archaeen ursprünglich im Wasser des Pinel-Sees und im Regenwasser gelebt haben könnten und dann in die Minen und Schichten gelangten. Versuchsergebnisse zeigen jedoch, dass diese extrem halophilen Mikroorganismen in Süßwasser oder Wasser mit einem Salzgehalt unter 15 % nicht überleben können und direkt zerfallen. Darüber hinaus konnte Freeland diese halophilen Mikroorganismen nur in Proben mit höheren Salzkonzentrationen nachweisen.

Nehmen Sie als Beispiel die beiden Proben aus Oklahoma. Sie stammen aus unterschiedlichen Schichten desselben Beckens. Die Entnahmestellen liegen weniger als 400 Meter auseinander und auch bei den Wasserquellen handelt es sich um Regenwasser, das in die Schichten eindringt. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Proben war die Salzkonzentration: 25 % in der einen und 8 % in der anderen. Die Ergebnisse zeigten, dass in den Proben mit hoher Salzkonzentration eine große Anzahl halophiler und salztoleranter Mikroorganismen vorhanden war, während in den Proben mit niedriger Salzkonzentration nur salztolerante Mikroorganismen vorhanden waren. Der Salzgehalt des Pinel-Sees beträgt weniger als 1 %, er kann also nicht die Quelle dieser halophilen Mikroorganismen sein.

Da die Wasserproben an Standorten entnommen wurden, die direkt mit der Außenwelt verbunden waren, untersuchte Freeland auch, ob diese extrem halophilen Archaeen von der Oberfläche durch Pipelines oder Minen eingedrungen sein könnten. Allerdings haben Forscher diese extrem halophilen Mikroorganismen bisher in keinem hypersalinen See entdeckt . Darüber hinaus gibt es in der Nähe des Lake Pinner reichlich Niederschlag und die geologischen und topografischen Bedingungen sind für die Bildung einer salzreichen Umgebung nicht geeignet. Daher scheint es auf der nahegelegenen Oberfläche keine Quelle für derartige Mikroorganismen zu geben.
Wenn dies der Fall ist, ist es dann möglich, dass diese Archaeen ursprünglich gewöhnliche Bakterien waren und später die besondere Fähigkeit der extremen Salzliebe entwickelten? Aus molekularbiologischer Sicht sind die Unterschiede zwischen Archaeen und Bakterien sehr groß und es ist für Bakterien schwierig, sich durch eine Reihe von Mutationen zu Archaeen zu entwickeln. Von der Einleitung des Seewassers bis zur Probenahme in Freeland vergingen lediglich fünf Jahre, und es ist höchst unwahrscheinlich, dass in so kurzer Zeit eine derart bedeutende Entwicklung stattgefunden haben könnte. Wenn dies zutrifft, würde die Mutationsrate die aller anderen der Wissenschaft bekannten Arten bei weitem übersteigen.

Permische Steinsalzkristalle. Bildquelle: Originalarbeit

Nachdem Freeland diese drei Möglichkeiten ausgeschlossen hat, ist er der Ansicht, dass die einzige verbleibende und vernünftige Erklärung darin besteht, dass diese Archaeen ursprünglich im Salzbergwerk existierten. Möglicherweise waren sie bei der Entstehung der Salzkristalle in diesen eingeschlossen oder wurden irgendwie im Wasser um die Kristalle herum gefangen und dann allmählich geweckt, als sich die Kristalle auflösten, nachdem bei einem Unfall in einem Salzbergwerk Seewasser eingedrungen war oder Regenwasser in den Boden sickerte.

Sollte diese Hypothese zutreffen, würde das bedeuten, dass diese Archaeen bereits bei der Entstehung der Steinsalzkristalle vorhanden waren. Das Salz am Grund des Lake Pinnell stammt aus der frühen Kreidezeit vor 125 bis 121 Millionen Jahren, und die an zwei Stellen im Oklahoma-Becken entnommenen Schichten sind 100 bzw. 250 Millionen Jahre alt. Daher könnten diese extrem halophilen Archaeen in dieser Form Hunderte von Millionen Jahren überlebt haben.

Seit der Veröffentlichung dieses Artikels haben immer mehr Studien gezeigt, dass Mikroorganismen in Mineralkristallen lange überleben können. Im Jahr 2000 isolierte und kultivierte Professor Freeland vor etwa 250 Millionen Jahren einen neuen Bacillus-Stamm aus Flüssigkeitseinschlüssen in den Schichten des Perm. Im Jahr 2022 entdeckten einige Wissenschaftler 830 Millionen Jahre alte Mikroorganismen (allerdings keine Kulturen) aus den neoproterozoischen Schichten Zentralaustraliens. Eine weitere Studie aus dem Jahr 2022 zeigte, dass Deinococcus radiodurans, auch bekannt als „Conan das Bakterium“, unter Gefriertrocknungsbedingungen 10 Meter unter der Oberfläche ebenfalls 280 Millionen Jahre lang inaktiv bleiben könnte.

Das Cover der aktuellen Ausgabe von Astrobiology, in der die Forschungsergebnisse zu strahlungsresistenten Deinococcus veröffentlicht wurden. Bildquelle: Astrobiologie

Daher werden mit der Entwicklung der Technologie unter geeigneten Bedingungen möglicherweise immer mehr Mikroorganismen, die zur Zeit der Dinosaurier (oder sogar noch früher) existierten, durch Zeit und Raum reisen, um uns zu treffen.

Am 31. Oktober dieses Jahres wurde die aus dem Salzbergwerk am Grund des Lake Pinnell isolierte Archaeenart „Jefferson Island 1“ (JI-1) von Professor Freeland als neue Art der Gattung Halorbrum klassifiziert und „Halorubrum hochsteinianum“ genannt, um an die Beiträge des Wissenschaftlers Lawrence Hochstein zu extrem halophilen Mikroorganismen zu erinnern.

Verweise

[1]https://link.springer.com/article/10.1007/s00792-023-01320-4

[2]https://www.motherjones.com/environment/2013/08/sinkhole-swallowed-11-barges/

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Lake_Peigneur

[4]https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4615-3730-4_7

[5]https://www.economist.com/science-and-technology/2023/11/15/was-an-ancient-bacterium-awakened-by-an-industrial-accident

[6]https://www.nature.com/articles/35038060

[7]https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/50/8/918/613521/830-million-year-old-microorganisms-in-primary

[8]https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0065

[9]https://www.youtube.com/watch?v=p_iZr2-Coqc

[10]https://www.youtube.com/watch?v=cNo-gEPWVnM

Planung und Produktion

Quelle: Global Science (ID: huanqiukexue)

Autor: Huang Yujia

Korrekturlesen (27)

Herausgeber: Zhong Yanping