Antarktische Mikroben überleben den Winter ohne Licht: Energie aus der Luft macht sie zu unsichtbaren Primärproduzenten

    Antarktische Mikroben überleben Winter ohne Licht, gewinnen Energie aus Luftgasen wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid und sichern so das Leben im Eis – überraschend anpassungsfähig und widerstandsfähig.

    Antarktische Eisseen bieten Lebensraum für Mikroben, die selbst unter extremen Kälte- und Dunkelheitsbedingungen Energie aus Luftgasen gewinnen.
    Antarktische Eisseen bieten Lebensraum für Mikroben, die selbst unter extremen Kälte- und Dunkelheitsbedingungen Energie aus Luftgasen gewinnen.

    In der antarktischen Winterdunkelheit, wenn Temperaturen sehr weit unter null fallen und die Sonne monatelang nicht aufgeht, scheint das Leben stillzustehen. Doch unter der frostigen Oberfläche aktivieren unscheinbare Mikroben einen Überlebensmechanismus, der Forscher ins Staunen versetzt.

    Diese winzigen Organismen gewinnen Energie nicht aus Sonnenlicht, sondern direkt aus der Luft – genauer gesagt aus Gasen wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid.

    Forscher der Monash University konnten zeigen, dass diese Fähigkeit, als „Aerotrophie“ bezeichnet, den Bodenbakterien erlaubt, selbst bei Temperaturen von −20 °C aktiv zu bleiben.

    Energie aus der Luft – ein Überlebensvorteil

    Aerotrophe Mikroben besitzen spezielle Enzyme, die Wasserstoff und Kohlenmonoxid in winzigen Mengen „riechen“ und in Energie umwandeln.

    In einem Kontinent, in dem organisches Material selten und flüssiges Wasser oft nicht verfügbar ist, eröffnet dies eine völlig neue Möglichkeit, das Überleben zu sichern.

    Anders als Pflanzen, die für Photosynthese Licht und Wasser brauchen, sind diese Mikroben damit das Rückgrat vieler antarktischer Ökosysteme – sie übernehmen die Rolle von Primärproduzenten, erzeugen Biomasse und bilden die Basis für andere Lebensformen im Boden.

    Messungen im Labor und unter realen Bedingungen

    Von 2022 bis 2024 sammelten die Forscher Bodenproben aus mehreren Regionen Ostantarktikas, darunter Dronning Maud Land und die Bunger Hills.

    Im Labor analysierten sie, wie schnell die Mikroben die Gase verbrauchen, und sequenzierten ihre DNA, um zu verstehen, welche Gene für die Energiegewinnung zuständig sind.

    Die Ergebnisse waren verblüffend:

    Aerotrophie funktionierte nicht nur bei den extrem niedrigen Wintertemperaturen, sondern auch bei Temperaturen weit über denen, die die Mikroben im natürlichen Umfeld je erleben – bis zu 75 °C.

    Diese enorme thermale Flexibilität zeigt, wie widerstandsfähig die antarktischen Mikroben sind.

    Kontinuität durch den ganzen Winter

    Die In-situ-Messungen in den Proben vor Ort bestätigten, dass die Mikroben auch unter realen Bedingungen aktiv bleiben. Selbst im tiefsten Winter, wenn die Böden von Schnee bedeckt und Temperaturen dauerhaft unter null lagen, wurde Wasserstoff weiterhin verbraucht.

    Damit sichern diese Mikroben nicht nur ihr eigenes Überleben, sondern tragen auch dazu bei, dass die Bodenökosysteme in der Antarktis kontinuierlich funktionsfähig bleiben.

    Auswirkungen des Klimawandels auf die Mikroben

    Die Studie zeigt auch, dass der Klimawandel Einfluss auf die Aktivität der Aerotrophen haben könnte.

    Simulationen unter verschiedenen Emissionsszenarien zeigen, dass die Nutzung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid bei steigenden Temperaturen zunehmen kann – bei sehr hohen Emissionen bis zu 35 % schneller als heute.

    Dies könnte die Effizienz dieser Mikroben als Energiequelle für das Ökosystem erhöhen und gleichzeitig ihre Rolle als primäre Bodenproduzenten weiter festigen.

    Einblicke in extreme Lebensformen

    Diese Entdeckung erweitert unser Verständnis darüber, wie Leben in extremen Umgebungen funktioniert. Aerotrophe Mikroben beweisen, dass Leben nicht zwingend auf Licht oder flüssiges Wasser angewiesen ist, sondern auch in scheinbar lebensfeindlichen Umgebungen gedeihen kann.

    Für Wissenschaftler ist dies ein faszinierendes Beispiel für Anpassungsfähigkeit, Überlebensstrategien und die oft unsichtbare Komplexität von Ökosystemen in den entlegensten Teilen unseres Planeten.

    Luft als Nahrung im Eis

    In den frostigen Wüsten der Antarktis ermöglichen es unscheinbare Mikroben, den Winter zu überstehen, indem sie Luftgasen wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid Energie entziehen.

    Sie sind damit nicht nur Überlebenskünstler, sondern auch fundamentale Bausteine der antarktischen Bodenökosysteme.

    Dieses Wissen erweitert unser Verständnis der globalen Biogeochemie und liefert wichtige Erkenntnisse über die Widerstandsfähigkeit von Leben unter extremen Bedingungen.

    Quelle

    Hutchinson, T. F., Holland, S. R., Clarke, D. A., Ricci, F., Jirapanjawat, T., Leung, P. M., Lappan, R., Liu, W. P. A., Bay, S. K., Bliss, A., et al. (2026). Resilient Antarctic soil bacteria consume trace gases across wide temperature ranges. The ISME Journal, 20(1), wrag020.