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Antarktika weist immer noch viele Geheimnisse für Wissenschaftler auf. Eine der neuesten Zweige antarktischer Forschung ist die Suche nach mikrobiellem Leben unter dem massiven Eispanzer. Auf der neuesten Suche hat eine Gruppe von US-Forschern sich auf den Weg zum siebten Kontinent gemacht, um in einem der trockensten und leblosesten Gebiete der Welt nach Bakterien zu suchen. Die Forscher hoffen, Hinweise auf die Frage, wie Leben unter solch extremen Bedingungen möglich ist, nicht nur hier auf der Erde, sondern auch auf anderen Planeten.

Der trockenste und ungastfreundlichste Ort Antarktikas sind die Dry Valleys im Rossmeergebiet, nahe der Station McMurdo. Die klimatischen Bedingungen sind so hart, dass sich nicht einmal Eis bilden kann. Daher sind die Täler die grössten eisfreien Gebiete des gesamten Kontinents. Bild: Michael Wenger
Der trockenste und ungastfreundlichste Ort Antarktikas sind die Dry Valleys im Rossmeergebiet, nahe der Station McMurdo. Die klimatischen Bedingungen sind so hart, dass sich nicht einmal Eis bilden kann. Daher sind die Täler die grössten eisfreien Gebiete des gesamten Kontinents. Bild: Michael Wenger

Während der einmonatigen Expedition wird das fünfköpfige Team (ein Planetenwissenschaftler, zwei Biologen und zwei DNA-Sequenzierungsexperten), via Helikopter von der US-Station McMurdo in die Täler reisen, um Bakterienrasen zu sammeln, sogenannte Paläomatten, die auf ausgetrockneten Seeböden zu finden sind. Im Laufe der 7 – 8 geplanten Ausflügen wird das Team nach altertümlichen Zellen suchen und mit neuester Sequenzierungstechnik das genetische Erbmaterial untersuchen. Dazu werden drei Maschinen, von denen zwei Mikrowellengrösse haben und eine in die Hosentasche passt, mitgebracht. Die beiden grösseren Maschinen, die auch etwas genauer sind, werden im wissenschaftlichen Zentrum von McMurdo aufgestellt, das kleinere wird direkt im Feld angewendet. „Wir wissen sehr wenig darüber, wie das Leben unter extrem harschen Bedingungen seinen Weg findet“, erklärt Studienleiter Sarah Stewart Johnson, Assistenzprofessorin Georgetown Universität, Abteilung Planetare Wissenschaften. Sie leitet das Johnson Biosignatures Labor, welches Methoden aus der Molekularbiologie und der organischen Geochemie anwendet, um nach Spuren von Leben zu suchen. „Es ist faszinierend zu sehen, welche Überlebensstrategien Zell anwenden, wenn sie an ihre Grenzen kommen“, sagt Johnson weiter.

Bakterienproben sind schon vorher in Antarktika gesammelt worden. Doch das beschriebene Projekt wird das erste sein, in welchem die DNA vor Ort direkt sequenziert wird. Dad urch wird eine Genbibliothek zum Vergleich mit anderen Bakterien, auch ausserirdische, entstehen. Bild: B506M The Asgard Rangers
Bakterienproben sind schon vorher in Antarktika gesammelt worden. Doch das beschriebene Projekt wird das erste sein, in welchem die DNA vor Ort direkt sequenziert wird. Dad urch wird eine Genbibliothek zum Vergleich mit anderen Bakterien, auch ausserirdische, entstehen. Bild: B506M The Asgard Rangers

Durch die Verwendung von Sequenzierungsmethoden möchte das Projekt untersuchen ob alte antarktische Seen „mikrobielle Samenbanken oder lebensfähige Mikroben beherbergen, die an die ursprünglichen Umweltbedingungen angepasst sind. Dadurch könnten sie helfen, unser Verständnis zu verändern, wie Zelle über lange Zeitabschnitte überleben“, meint Johnson weiter. Diese Bakterien könnten einen spannenden Blick in die Vergangenheit liefern, erklärt Teammitglied David Goerlitz. Er und Scott Tighe, ein Sequenzierungsexperte von der Universität Vermont, werden drei mit anderen Forschern von Georgetown im Genfindungsprozess zusammenarbeiten. Die Gruppe wird Bakterien suchen, die den harschen Bedingungen trotzen, erklärt Goerlitz. „Unsere Mission ist es zu verstehen, was braucht, um Leben zu entdecken, das am Rand existiert und wie dieses Leben aussieht.“ Was die Gruppe erreichen möchte, wir eine Neuheit sein. Die Technologie, die sie mitbringen wird es erlauben, extrahierte DNA exakt im Feld zu untersuchen und so die Probensammlung vor Ort an den vielversprechendsten Stellen maximieren. Und mit dieser sensiblen Quantifizierung kann das Team dann zum ersten Mal Genbibliotheken im Labor der Station McMurdo aufbauen.

Die US-Station McMurdo ist die grösste Basis auf dem gesamten Kontinent. Während des Sommers leben und arbeiten dort mehr als 1‘000 Menschen. Sie bildet den Brückenkopf für Flüge zum Südpol. Bild: Gaelen Marsden
Die US-Station McMurdo ist die grösste Basis auf dem gesamten Kontinent. Während des Sommers leben und arbeiten dort mehr als 1‘000 Menschen. Sie bildet den Brückenkopf für Flüge zum Südpol. Bild: Gaelen Marsden

In die Antarktis zu reisen „ist der Traum eines jeden Forschers. Ich bin so aufgeregt, meine Fähigkeiten und meine Expertise in einem sehr sexy Projekt anwenden zu können“, erklärt Goerlitz lachend. Aber er fügt an, dass es auch Herausforderungen geben wird. Darunter gehört auch Zeit für die Satellitenverbindung zu buchen, die sehr begrenzt ist und gerade mal 1/10 der Kapazität bietet, die man von zu Hause kennt. Das Team wird die Daten laufen generieren und sie in eine Cloud hochladen, wo sie dann verarbeitet werden kann. Einige Proben werden zurück in die USA gebracht, erklärt er. Die Technik, die das Team zum ersten Mal anwenden wird, könnte auch für zukünftige Projekte an anderen Orten wie beispielsweis auf dem Mars angewendet werden. Dort aber in einer automatisierten Form. „Die Antarktis erinnert ein wenig an den Mars aufgrund der Trockenheit und der extremen Kälte. Wenn einfache Bakterien sich jemals auf dem Mars entwickelt haben, könnten sie immer noch dort sein. Vielleicht könnte in der Zukunft ein Mars Rover Gerät unsere Technik auf der Suche anwenden“, sagt Goerlitz zum Abschluss nicht ohne Stolz.

Quelle: Renee Twombly, Georgetown University Medical Center