Bis zu vier Meter hohe Riffe haben deutsche Forscher in Küstengewässern des Schwarzen Meers entdeckt. Die Riffe bestehen hauptsächlich aus extrem dichtgepackt lebenden Symbiosen von Mikroorganismen, so genannten Archaeen und Sulfat-reduzierenden Bakterien. Die Organismen produzieren zusammen Stütz-Strukturen aus Kalziumkarbonat sowie beträchtliche Mengen organischer Masse.

Die Wissenschaftler vom Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie und von der Universität Hamburg stellten ihre Entdeckung in der aktuellen Ausgabe des Magazins «Science» vor. Ihre Forschung an den Bakterien könne dazu beitragen, die frühen Perioden der Erdgeschichte und die Entstehung der Biosphäre zu erklären.

Die gerade einmal einen Tausendstel Millimeter großen Organismen sind in der Lage, enorme Mengen des kohlenstoffhaltigen Gases Methan ohne Sauerstoff zu Kohlendioxid zu veratmen. Methan ist ein wesentlicher Bestandteil des Erdgases. Es ist auch ein wichtiges Treibhausgas und entsteht in großen Mengen an Land – vor allem in Reisfeldern und Kuhmägen – sowie im Meer, tief unter dem Meeresboden.

Nach derartigen Bakterien haben Forscher weltweit seit mehr als 30 Jahren gesucht. Erst vor zwei Jahren war es Max-Planck-Forschern gelungen, eine solche Lebensform oberhalb von Gashydratlagern in der Tiefsee aufzuspüren. Dabei handelte es sich ebenfalls um eine Symbiose aus Archaeen und Bakterien, die zusammen als winzige Klumpen zu Tausenden in methanreichen Meeresböden vorkommen. Inzwischen wurden sie weltweit an gasreichen Standorten gefunden.

Die jetzt entdeckten Riff-bildenden Mikroorganismen sind Verwandte der vor zwei Jahren aufgespürten Bakterien. Die Riffe fanden die Forscher mit Hilfe eines U-Boots in einer Wassertiefe von 230 Metern im Westen der Halbinsel Krim. Gasblasen durchströmen kontinuierlich die teilweise bis zu vier Meter hohen und einen Meter breiten Riffstrukturen. Diese bestehen aus dichten Matten von Mikroorganismen, die im Inneren durch kalkartige Strukturen von Karbonaten gestützt werden. Das Karbonat entsteht wie Schwefelwasserstoff als Abfallprodukt aus der Veratmung von Methan mit dem im Meerwasser reichlich vorhandenem Sulfat.

Die Bakterienriffe sind der erste lebende Beweis dafür, dass organische Materie im Geosystem der Erde auch ohne Sauerstoff und pflanzliche Biomasse entstanden ist und sich abgelagert hat. Bereits seit langem diskutieren Wissenschaftler, ob Methan in der frühen Geschichte des Lebens auf der Erde eine Rolle als Nährstoff und Energieträger gespielt hat.

Die bisherige Theorie besagt noch immer, dass nur Sauerstoff-atmende Mikroorganismen in der Lage sind, Methan effizient zu nutzen. Doch ausreichend Sauerstoff gab es in der Erdatmosphäre erst nach der Entwicklung und Ausbreitung von pflanzlichem Leben, wie wir es heute kennen. «Vielleicht waren die Ureinwohner der Erde während einer langen Periode der Erdgeschichte solche Mikroorganismen, wie wir sie im Schwarzen Meer gefunden haben: eine Symbiose von Zellen, die ohne Sauerstoff mit Methan als Nährstoff wachsen können», sagt Antje Boetius, Mitautorin der Science-Studie. Diese Mikroorganismen wären das fehlende Glied in der Kette eines erdgeschichtlich frühen Methankreislaufs. (nz/jkm)