Milepæl i polarforskning: Det vrimler med liv under isen
Gemt væk under 800 meter is på Sydpolen har forskere fundet tusindvis af mikrober, der vidner om et fuldstændig skjult, men udbredt, økosystem. Fundet kan pege på liv i andre ekstreme miljøer på Jorden - og i rummet.

Her ses de første billeder fra bunden af Whillans-søen under Sydpolens iskappe. De bløde sedimenter knækker af, når kameraet kommer til at ramme dem. (Foto: Dr. Alberto Behar, JPL/ASU, kamera stillet til rådighed af NASA og NSF)

Selvom det umiddelbart lyder paradoksalt, har forskerne længe påstået, at der er liv i et af klodens mest ugæstfri miljøer - nemlig dybt under Sydpolens enorme ismasser.

Nu har et amerikansk forskerhold ved navn WISSARD boret 800 meter ned gennem isen og kan for første gang definitivt bekræfte, at der er liv. Faktisk myldrer det med små mikrober, som lever af at spise sten.

»Opdagelsen er en milepæl for polarforskningen,« skriver geologen Martyn Tranter ved University of Bristol i en kommentar i det videnskabelige tidsskrift Nature, hvor fundet netop er offentliggjort.

»Det er en stor bedrift, at man har udført det eksperiment,« siger professor MSO i astrobiologi Kai Finster ved Aarhus Universitet.

Det er første gang, man kan vise, at økosystemer eksisterer i det mørke isnende kolde miljø, og det mere fantastiske er, at man ved, at der under Sydpolens iskapper findes et enormt system af søer og floder, som nu må anses for at være smækfyldt med liv.

Studiet giver samtidig et enestående detaljeret indblik i livet under isen.

Fakta

Whillans-søen befinder sig nord for Ross-havet på Antarktis' østlig isdække.

Den er ca. 60 kvadratkilometer stor med en gennemsnitlig dybde på 5 meter. Den er 'blot' dækket af 800 meter is, mens to andre søer (Ellsworth og Vostok) har vist sig at være dækket af over 3.000 meter is.

»Det er meget spændende, at man både genetisk kan se, hvem det er, der bor dernede, og se på deres stofskifter hvad det er de laver,« siger professor Minik Rosing ved Statens Naturhistoriske Museum i København.

400 søer under isen

Antarktis er Jordens koldeste område, hvor isen i gennemsnit er 1,9 kilometer tyk, og temperaturer er målt helt ned til -89C. Ikke desto mindre har forskerne gennem de seneste fire årtier opbygget en forståelse af, at der på det kontinentale land under isen findes store vidtstrakte ferskvandssøer og floder.

Via blandt andet radar-overflyvninger og seismiske målinger, hvor eksplosioner på overfladen sender lydbølger ned gennem isen, så ekkoet kan analyseres, har forskerne møjsommeligt kortlagt flydende vand under 55 procent af iskappen.

Det flydende vand opstår, fordi isen smelter i bunden som resultatet af varme fra jorden, højt tryk, bevægelser, og at iskappen er lige så isolerende som en dyne.

Man kender i dag til næsten 400 søer under isen, hvor den største og mest kendte er Vostok, der er dobbelt så stor som Sjælland.

Det amerikanske hold fokuserer imidlertid på den mindre Whillans-sø, som er nemmere tilgængelig og kan belyse de sandsynlige forhold under det mest af isdækket, fordi den er forbundet til andre søer via floder og kanaler.

Borer sterilt

Forsker følger med på en skærm under den 800 meter dybe boring ned gennem iskappen, der tog 5 dage fra 23-27 januar 2013. (Foto: Reed Scherer)

For at komme ned gennem isen bruger forskerne et varmtvands-boresystem, der varmer isen op og smelter et hul på 60 centimeter i diameter.

De undgår at forurene det underliggende økosystem ved at desinficere borevandet omhyggeligt i processen.

Det smeltede vand cirkuleres konstant gennem filtre, der fjerner partikler mindre end bakterier, vandet stråles med UV-lys, som smadrer DNA, og endelig pasteuriseres vandet ved 90 grader.

27. februar lykkedes det at bryde gennem isen

Klokken 8.02 om morgenen 27. februar 2013 brød jublen ud i kontrolrummet:

Efter 5 dage og 801 meter sortnede billedet fra videokameraet på boresystemet, da det mørke søvand blev presset op gennem borehullet (2 meter op på grund af det store tryk under ismasserne).

Forskerne fortsatte lidt længere ned, og efter bare 2,2 meter nåede de bunden, og blege sedimenter begyndte at tone frem på skærmen. En sonde målte vandets temperatur til minus 0,5 grader og dets pH til 8,1 (svagt basisk), og forskerne tog prøver af vandet og af sedimenterne.

Skannings-elektron-mikroskopbillede med en kugleformet bakteriecelle og en sedimentpartikel fra Whillans-søen under Sydpolens iskappe. (Foto: Trista Vick-Majors)

Det er disse prøver, forskerne nu er færdige med at analysere.

Næsten 4.000 baciller

I prøverne fandt forskerne et mylder af små encellede organismer - ca. 13.000 celler pr. milliliter - som med skannings-elektron-mikroskop viste sig at være i adskillige kendte bakterieformer: Kugler, aflange klumper og buede pølseformer.

For at bestemme, hvem der lever dernede, kortlægger forskerne DNA for at afsløre slægtskaber. Dermed fandt de et rigt sammensat bakteriesamfund med mindst 3.931 forskellige medlemmer.

Størstedelen (53 procent) viste sig at tilhøre rækken kaldet Proteobacter, og mange var beslægtede med bakterier, som man ved bruger nitrogen-, jern- eller svovl-forbindelser som energikilde.

Det imponerende er, at forskerne faktisk ikke bare kan beskrive, hvem der lever dernede, men også hvordan de lever, og hvad de lever af. Det kan de ud fra ioner og gasser, som er blevet opløst i vandet.

Ånder mineraler i klipperne

Da sollys ikke trænger ned gennem isen, er grundlaget for økosystemet ikke overraskende en gruppe kemoautotrofe bakterier - det vil sige bakterier, som høster energi bundet i simple kemiske forbindelser i stedet for solenergi.

Disse fælt udseende skrig-gule bakteriekolonier er dyrket fra vandprøver taget af Whillans-søen, 800 meter under overfladen af Sydpolens iskappe. (Foto: Brent Christner)

De spiser populært sagt klipperne ved at oxidere mineraler - på samme måde som vi ånder ilt, ånder de mineralerne - og bruger kuldioxid i isen og smeltevandet som den primære kulstofkilde.

Nitrogen er nøglen i kredsløb

Forskerne fandt også et andet interessant aspekt ved økosystemet:

Nitrogen er en af nogle få livsvigtige grundstoffer, der findes i begrænsede mængder, og kun kan udvindes fra få mineraler i klipperne samt en smule gemt i isen.

Så når først mikroberne har fået fat i nitrogenet, gælder det om ikke at miste det igen, og forskerne peger på et interessant kredsløb, hvor en gruppe kemoautotrofe bakterier i vandsøjlen ilter ammonium-ioner (NH4+) og udvinder energi.

Når bakterierne dør og daler ned på søbunden, fortæres de af andre bakterier - og den nedbrydning af det organiske materiale frigiver så igen ammonium, som bobler op fra sedimenterne til vandsøjlen og de kemoautotrofe bakterier.

På den måde cirkulerer det knappe nitrogen mellem vandsøjlen og bunden. Denne mekanisme illustrerer en måde, hvorpå et mikrobielt økosystem kan overleve på bunden af iskapper og gletchere - simpelthen ved at opløse klipperne.

Liv i rummet?

Den gule boks og stjerne indikerer søen og boringsstedets placering.

Forskerne har dermed åbnet et spændende vindue til et mikrobielt samfund, som øjensynligt lever under store dele af Sydpolens iskapper og potentielt også kunne guffe klipperne under isgletchere andre steder.

De foreslår faktisk, at lignende miljøer kunne findes i rummet for eksempel under skorpen på Mars eller Jupiters ismåne Europa.

LÆS OGSÅ: Står mikroorganismer bag huler på Mars?

»På en måne som Europa har man et tykt isdække, og under det formoder man, at der kan være vand,« siger Kai Finster.

»Der kan faktisk foregå en masse, vi ikke kan få øje på, men når vi så borer igennem, kan vi finde sådan en type økosystem dernede,« siger han.