Overraskende fund: Østersøens undergrund bugner af mystisk liv
Dybt nede under havbunden lykkes det for små organismer at trodse alle odds og overleve under helt ekstreme forhold. For første gang nogensinde har forskere boret dybt ned i Østersøens undergrund, og boringerne har afsløret, at det bugner med mystisk liv i den uudforskede underverden.

Boreskibet 'Greatship Manisha' har igennem to måneder været hjem og arbejdsplads for omkring 30 mikrobiologer, geologer, boreteknikere og andre videnskabelige medarbejdere. Under det videnskabelige togt borede forskerne ned i havbunden under Kattegat, Lillebælt og Østersøen. (Foto: Carol Cotterill@ECORD)

Dybet under de danske farvande er rent ud sagt lidt af en bakteriebombe.

De hidtil dybeste videnskabelige boringer i den danske havbund har afsløret, at der findes et mylder af liv i den uudforskede undergrund.

»Vi har sat verdensrekorden for antallet af bakterier i en videnskabelig boring. I vores prøver fra Østersøens undergrund er der op til 10 milliarder celler per kubikcentimeter. Uanset hvor dybt vi har boret, har der simpelthen været fuld af liv dernede,« fortæller Bo Barker Jørgensen, som er professor og leder af Center for Geomikrobiologi ved Aarhus Universitet.

Han har været leder af en stor videnskabelig ekspedition, som igennem to måneder har boret sig dybt ned havbunden, som ligger gemt under vandmasserne fra Kattegat og Østersøen.

Organismerne har levet i isolation i årtusinder

Det er fortsat uvist, hvilken type af liv forskerne har hevet op fra havets underverden.

Bo Barker Jørgensen forklarer, at forskerne indtil videre kun har nået at optælle cellerne i deres boreprøver, men de har endnu ikke nået at undersøge, hvilke typer af mikroorganismer der er tale om.

»Det er mikroorganismer, som har levet isoleret fra omverdenen igennem mange tusinder af år, mens havbunden er blevet aflejret oven på dem. Det bliver helt utroligt spændende at undersøge dem,« siger Bo Barker Jørgensen.

Han regner med, at analyser af mikroorganismernes arvemasser vil afsløre masser af nye og ukendte arter fra dybet.

»Ved lignende boringer i udlandet har man fundet mikroorganismer, som alle sammen var ukendte – forstået på den måde, at vi ikke kender nogen organismer fra overfladen, som er nært beslægtede med dem,« fortæller Bo Barker Jørgensen.

Både bakterier og arkæer

Indtil videre ser det ud til, at livet i overfladen af den danske havbund hovedsageligt består af forskellige bakteriearter.

Men når forskerne borer dybere ned i havbunden lader der til, at der kommer flere og flere af de såkaldte arkæer – en helt anden type af mikroorganismer, som adskiller sig væsentligt fra bakterier, virus, dyr og mennesker (se faktaboks under artiklen)

Det er første gang nogensinde, at forskere har boret sig dybt ned i Østersøens undergrund, og på Københavns Universitet er lektor Mathias Middelboe overrasket over, hvor meget liv forskerne har fundet dernede.

»Det er overraskende, at de finder så stor en koncentration af celler. Den tæthed, de finder, er ret høj i forhold til, hvad man normalt ville forvente,« siger Mathias Middelboe fra Biologisk Institut.

Han forklarer, at man i videnskabelige boringer i andre områder normalt kun har fundet omkring 100 millioner celler per kubikcentimeter.

Fakta

I september-oktober 2013 var danske og udenlandske forskere på en stor videnskabelig ekspedition - kaldet ”Expedition 347” - i Østersøen og Kattegat.

Forskerne sejlede igennem to måneder med boreskibet 'Greatship Manisha,' og for første gang borede videnskaben sig flere hundrede meter ned i den danske havbund.

Forskerne er i øjeblikket ved at analysere boreprøver fra togtet.

Der blev boret på seks forskellige lokaliteter – du kan ruten og forskernes begrundelse for at vælge de enkelte borepositioner på dette interaktive kort (nb: oplysningerne på kortet er fra før togtet blev gennemført)

Formålet med ekspeditionen er blandt andet forsøge at klarlægge, hvordan fortidens klima, dyre- og planteliv har været, ligesom forskerne skal undersøge, hvordan særlige mikroorganismer kan overleve i det ekstreme miljø i havbundens dyb.

Togtet foregår under det internationale forskningsprogram IODP (Integrated Ocean Drilling Program), som Danmark bidrager til gennem Kontoret for Forskningsinfrastruktur, Styrelsen for Forskning og Innovation.

Kilde: Bo Barker Jørgensen

»Østersøtogtet er meget spændende, og der er virkelig basis for nye spændende opdagelser. En stor del af Jordens mikroorganismer lever dybt nede under havbunden, og alligevel ved man meget lidt om, hvad de lever af, og hvor mange der er,« siger Mathias Middelboe, som selv forsker i de dybe mikrobielle samfund, men ikke har været en del af Østersøtogtet.

Fundamentalt anderledes livsform

Det er først i de senere år, at havboringer i udlandet har fået forskerne til at indse, at en stor del af livet på Jorden faktisk foregår i det skjulte – under oceanernes havbund.

Et af de seneste estimater peger på, at det kan være helt op mod 32 procent af alle mikroorganismer på Jorden, som lever dybt nede i undergrunden under havene.

Og ikke nok med, at der er masser liv under vandmasserne – livet i den såkaldte dybe biosfære ser også ud til at være fundamentalt anderledes skruet sammen, end livet på landjorden, fortæller Bo Barker Jørgensen.

»De lever under nogle helt ekstreme forhold, og i øjeblikket forstår man faktisk ikke, hvordan det overhovedet er muligt for dem at overleve. Det strider mod en stor del af den viden, som vi førhen troede, vi havde om grænserne for liv,« siger professor Bo Barker Jørgensen.

Lever under sulteforhold

Bo Barker Jørgensen påpeger, at omgivelserne under havet byder på levevilkår præget af ekstremt lidt mad, ingen adgang til lys og et enormt højt tryk fra havet og havbunden ovenover.

Kort sagt er et af de store uløste mysterier for forskerne at finde ud af, hvordan mikroorganismerne skaffer sig den energi, som er en forudsætning for alt liv på vores planet.

På landjorden leverer sollyset energi, som planterne kan udnytte til fotosyntese, og dermed danner planterne organisk stof.

Det organiske stof udgør igen en energiforsyning, som er grundlaget for liv blandt mennesker, dyr og mikroorganismer.

Hvordan får de energi?

Men hvordan kan de enorme mængder af mikroorganismer i den dybe, mørke havbund skaffe sig energi til at leve? Det kan forskerne fortsat kun gisne om.

»Nu har vi fundet forbavsende store bakteriesamfund nede under Østersøen, og så bliver det spændende at se, hvad de lever af.«

»Vi kender til de dybe mikrobielle samfund fra en række boringer i verdenshavene, men der har boringerne foregået på åbent hav. Østersøen giver nogle ret unikke muligheder for at se, hvordan disse her samfund udvikler sig,« mener Bo Barker Jørgensen.

Unikke forskningsmuligheder i Østersøen

De unikke forskningsmuligheder i Østersøen skyldes især, at området har været udsat for meget voldsomme forandringer.

I løbet af de seneste 140.000 år har Skandinavien været dækket af en kilometertyk iskappe, og klimaet har blandt andet skiftet fra frosset til tempereret, Østersøen har været fyldt med både ferskvand og havvand, og der har været både iltet og iltfrit i området.

De tre billeder viser bakterier og andet materiale, som er gravet op fra to meters dybde under havbunden i Lillebælt. Fotografierne stammer fra et såkaldt fluorescensmikroskop, og bakteriecellernes DNA er farvet med et fluorescerende grønt farvestof for at kunne skelnes fra det andet materiale. Fra venstre ses havbundsmaterialet uden videre behandling, mens andet foto viser celle-ekstraktion ved ultralydsbehandling. På sidste foto ses havbundsmaterialet efter behandling med flussyre, som fjerner ler-mineralerne og andet materiale og efterlader de rene bakterieceller. Den lille hvide streg i højre hjørne på billederne svarer til 1 mikrometer (0,001 millimeter). (Fotos: Nan.Xiao@IODP)

Disse omvæltninger i klimaet kan forskerne se aftegnet i aflejringerne i havbunden.

»Det spændende er, at efterhånden som vi får sat tid på aflejringerne, kan vi se, hvor lang tid, der er gået, siden mikroorganismerne blev isoleret fra omverdenen. På den måde kan vi se hvordan de udvikler sig gennem tiden – om de for eksempel gror, og hvor hurtigt de gror,« siger Bo Barker Jørgensen og tilføjer:

»Et af de spændende spørgsmål, som vi gerne vil have besvaret, er, om mikroorganismerne i havbunden er efterkommere af det liv, som engang var på overfladen – altså har de udviklet sig forskelligt, alt efter hvilke betingelser, der var, da de blev begravet eller er de kun afhængige af de nuværende betingelser? Det vil vores boringer fra Østersøen give en enestående mulighed for at finde ud af.«

Kan livet i dybet være farligt?

Men kan det ikke være farligt at bringe fortidens mikrobielle liv op til overfladen?

»Det har vi selvfølgelig gjort os overvejelser om, men det er ikke en bekymring,« siger Bo Barker Jørgensen og uddyber:

»Det specielle ved mikroorganismerne, der vokser dernede, er, at de vokser og formerer sig utroligt langsomt. Det er egenskaber, som betyder, at de ikke har en chance heroppe på overfladen. Specielt ikke i forhold til at give sikkerhedsrisiko eller en sundhedsrisiko.«

Bo Barker Jørgensen påpeger, at olieselskaber i forvejen borer sig ned i til livet i undergrunden uden, at man ser mikroorganismerne fra dybet som en risikofaktor.

»De borer efter olie i de samme lag, og den mængde materiale, olieindustrien bringer op fra den dybe undergrund er langt større end det, vi kan komme til med vores boringer. Og for olieindustrien ser man ikke mikroorganismer fra dybet, som en miljørisiko for havmiljøet i overfladen,« siger Bo Barker Jørgensen.

Nye resultater på trapperne

Bo Barker Jørgensen og de andre forskere, som var med på boreskibet Greatship Manisha i efteråret, har endnu ikke publiceret videnskabelige resultater fra deres togt.

Togtlederen regner med, at de første resultater vil begynde at dukke op i videnskabelige tidsskrifter i løbet af efteråret 2014.

Indtil da kan du læse meget mere om, hvad forskerne forventer at få ud af togtet i artiklerne ’Dansk ekspedition skal løse gåden om verdens mest ekstreme liv’ og ’Forskere jagter fortidens dyr på bunden af Østersøen’.

Eller du kan dykke ned i fortællingerne fra to af forskerne ombord på Ian Marshalls blog og Andrea Tortis blog.

 

Livet i underverdenen

Dybt nede i havets undergrund lever en stor del af alle mikroorganismerne på Jorden.

Det er usikkert præcist, hvor mange mikroorganismer, der er tale om, men en nyere undersøgelse anslår på baggrund af udenlandske boringer, at 9-32% af alle Jordens mikroorganismer lever i havets undergrund.

Forskerne har i udlandet fundet spor efter mikroorganismerne på helt ned til to kilometers dybde i havbunden.

Mikroorganismerne i havbunden er både af typerne bakterier og arkæer, og der findes endnu flere virus.

Arkæerne er et af de tre domæner, som livet traditionel set er opdelt i. De to andre er bakterierne og eukaryoterne (som indbefatter mennesker, dyr, planter og svampe)

Arkæerne er encellede organismer og adskiller sig fra bakterierne blandt andet i opbygningen af cellemembranerne og i deres metabolisme.

Mange arkæer lever i ekstreme miljøer, f.eks. i gejsere med temperaturer over kogepunktet, i meget salte, sure eller basiske miljøer.

Forskerne mener, at en meget stor del af livet i undergrunden netop består af arkæer.

Kilder: Bo Barker Jørgensen, Mathias Middelboe, Ian Marshall, PNAS

 

Kort-over-borestederKortet viser ruten over forskernes togt i Kattegat og Østersøen. NB: Oplysningerne på kortet stammer fra før forskerne gennemførte togtet