Eine aktive und dynamische Umwelt in den Wolken
Lange Zeit glaubte man, die Atmosphäre sei nur ein Transportmittel für durch den Wind verschobene Organismen. Jüngste Forschungen haben jedoch ergeben, dass es in den Wolken ein aktives und dynamisches Ökosystem gibt. Bakterien, Pilze und Viren überleben nicht nur in der Höhe, sondern beeinflussen auch entscheidende Prozesse wie die Bildung von Niederschlägen und den Kohlenstoffkreislauf.
Ein verborgenes Ökosystem in der Atmosphäre
Seit 2003 untersucht der Wissenschaftler Pierre Amato zusammen mit seinem Team an der Universität Clermont Auvergne das Leben in den Wolken vom Gipfel des Vulkans Puy de Dôme in Frankreich aus. Bei der Sammlung von Wolkenwasserproben entdeckten sie, dass ein Teelöffel Tausende von Mikroorganismen enthält.
Diese Organismen überstehen nicht nur extreme Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Strahlung und Feuchtigkeit, sondern einige sind sogar in der Lage, sich in der Luft fortzupflanzen. Laut Smithsonian Magazine ist das als Aerobiom bezeichnete unsichtbare Ökosystem ein entscheidender Akteur bei der Regulierung des Klimas und der Umwandlung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre.
Mikroben und ihre Auswirkungen auf den Planeten
Jedes Jahr gelangen Billionen von Bakterien und eine ähnliche Menge an Pilzsporen in die Atmosphäre durch Brände, Staubstürme, Wellenbewegungen im Ozean und Hurricanes. Diese Mikroorganismen verbleiben nicht unbegrenzt in der Luft: Regen kann innerhalb einer Stunde bis zu 100 Millionen Bakterien pro Quadratmeter Erde ablagern.
Einige dieser Organismen haben Mechanismen entwickelt, um in den Wolken aktiv zu bleiben. Amato fand heraus, dass bestimmte Bakterien in der Atmosphäre Adenosintriphosphat (ATP) produzieren, das Molekül, das Energie in allen lebenden Organismen speichert. Dies deutet darauf hin, dass sie von organischen Verbindungen in Wolkenwasser leben und jährlich etwa eine Million Tonnen organischen Kohlenstoff abbauen.
Mikroben und ihre Rolle bei der Niederschlagsbildung
Die Wolken benötigen schwebende Partikel, damit sich Wasser kondensieren und Regentropfen oder Schneekristalle bilden können. Forschungen haben gezeigt, dass neben Staub und anderen Aerosolen auch Mikroorganismen diese Funktion erfüllen.
Einige Bakterien, wie Pseudomonas, sind besonders effektiv darin, die Eisbildung in den Wolken zu induzieren. Ihre Präsenz kann die Wahrscheinlichkeit von Niederschlägen erhöhen, was darauf hindeutet, dass atmosphärische Mikroben direkt die Klimamuster beeinflussen.
Interessanterweise kann dieses Bakterium auch die Blätter von Pflanzen, auf denen es sich niederlässt, gefrieren, was auf den ersten Blick schädlich erscheinen mag. Dennoch könnte es durch die Mitwirkung an der Niederschlagsbildung Teil eines komplexeren ökologischen Zyklus sein, der den Ökosystemen zugutekommt.
Leben auf anderen Planeten: Ein Modell für die Raumfahrt
Die Entdeckung von Organismen, die in der Erdatmosphäre überleben können, hat Wissenschaftler dazu gebracht, sich zu fragen, ob ähnliche Phänomene auf anderen Planeten vorkommen könnten.
Ein Schlüsselbeispiel ist Venus. Obwohl die Oberfläche extrem heiß ist, haben die Wolken in etwa 30 Kilometer Höhe Bedingungen, die in Temperatur und Druck der Erde ähneln. Die Astrobiologin Sara Seager vom MIT stellt die Hypothese auf, dass, falls es jemals Leben auf Venus gab, einige Mikroorganismen möglicherweise in ihrer Atmosphäre Unterschlupf gefunden haben und weiterhin in einem kontinuierlichen Zyklus umherirren.
Leben in der Stratosphäre: Mikroben in extremen Höhenlagen
Obwohl die meisten atmosphärischen Mikroben sich in der Troposphäre befinden, wurden einige in der Stratosphäre in Höhenlagen über 25 Kilometer nachgewiesen.
Seit 1935 wurden Experimente durchgeführt, um das Leben in den Höhenlagen zu studieren. 1974 erholten sowjetische Wissenschaftler Mikroorganismen in 48 Kilometer Höhe, obwohl Fragen zur möglichen Kontamination der Proben aufkamen. Jüngst bestätigten stratosphärische Ballons der NASA die Anwesenheit von Bakterien und Sporen bis in Höhenlagen von 25 Kilometern.
Diese Organismen müssen extreme ultraviolette Strahlung, Wasserknappheit und kosmische Partikel, die ihre DNA schädigen können, überstehen. Dennoch scheinen einige Mechanismen entwickelt zu haben, um auf Partikeln von Staub zu überleben, die sie vor diesen extremen Bedingungen schützen.
Ein Ökosystem, das die Erde und darüber hinaus beeinflusst
Das Aerobiom ist nicht nur ein wichtiger Akteur im Kohlenstoffkreislauf und bei der Bildung von Niederschlägen, sondern herausfordert auch unser Verständnis von Leben unter extremen Bedingungen.
Sein Studium könnte neue Perspektiven bei der Suche nach außerirdischem Leben eröffnen. Wenn Mikroorganismen in der erdlichen Atmosphäre gedeihen können, könnten sie vielleicht auch in den Himmeln anderer Planeten gedeihen und darauf warten, entdeckt zu werden.
