Bacterie overleeft 251 miljoen jaar in zoutkristal

Bacteriën die 251 miljoen jaar geleden gevangen raakten in wat vloeistof in een zoutkristal zijn nog altijd in leven. Een groep geologen onder leiding van Cindy Satterfield van New York State University (Binghamton) heeft nieuwe aanwijzingen gevonden dat de bacterie in sporevorm een kwart miljard jaar diep onder de grond overleefde en dat geen sprake is van recentere vervuiling van buitenaf (Geology, april 2005).

Sinds de ontdekking van Virgibacillus sp 2-9-3 in het jaar 2000 hadden sommige wetenschappers betoogd dat de kristallen waarin deze oeroude zoutminnende bacterie was aangetroffen jonger zouden kunnen zijn dan het gesteente daaromheen. Mogelijk waren zoutkristallen opgelost en later gerekristalliseerd.

Om meer zekerheid te krijgen hebben Satterfield en haar collega's nu de chemische samenstelling van de ingesloten vloeistofbelletjes geanalyseerd. Ze namen nieuwe monsters op de oorspronkelijke vindplaats op 569 meter diepte bij Carlsbad in de Amerikaanse staat New Mexico. Daar is een mijngang gegraven voor de opslag van licht radioactief afval. De samenstelling van de monsters waarin vloeistof was ingesloten bleek goed overeen te komen met de samenstelling van de oceanen ruim 250 miljoen jaar geleden (tegen het einde van het Perm). Net als oceaanwater uit die tijd bevatten ze relatief weinig sulfaat of magnesium.

Uit de chemische samenstelling van de halietkristallen (`steenzout') viel bovendien op te maken dat de zoutkristallen gevormd zijn in de openlucht onder omstandigheden die passen bij een ondiep zoutmeer dat 250 miljoen jaar geleden rond de evenaar lag. Satterfield plaatste 53 monsters van zoutkristallen vijf weken in een laboratoriumkoelkast bij een temperatuur van minus 12°C. Door de kou kromp het ingesloten oceaanwater zodat in de kristallen ruimte ontstond voor zeer kleine dampbelletjes. De combinatie van pekelnat en dampbelletjes werd daarna weer langzaam opgewarmd. Bij een temperatuur van gemiddeld 23°C (tussen 17°C en 37°C) waren de dampbelletjes geheel verdwenen. De temperatuur waarbij de dampbelletjes weer verdwenen zijn volgens de fasenleer maatgevend voor de temperatuur waarbij de kristallen destijds zijn gevormd.

Russell Vreeland van West Chester University (Pennsylvania) slaagde er vijf jaar geleden in Virgibacillus op te kweken uit sporen (Nature, 19 oktober 2000). Een spore is een voorplantingscel met een beschermende eiwitmantel die gevormd wordt als de omstandigheden voor het organisme moeilijk worden. Het cytoplasma wordt deels gedehydrateerd waardoor enzymen gedeactiveerd raken en DNA wordt gestabiliseerd. Analyse van het ribosomaal DNA van de oeroude bacterie wijst op verwantschap met zoutminnende bacteriën uit de Dode Zee.