Er is leven, honderden meters onder de bodem

Oceanografie Organismen kunnen zich aan de meest extreme omstandigheden aanpassen, zo blijkt uit boringen in de Indische Oceaan.

Werknemers van het offshorebedrijf dat de boring voor de expeditie uitvoert.
Werknemers van het offshorebedrijf dat de boring voor de expeditie uitvoert. Foto William Crawford & IODP JRSO

Zelfs 747 meter onder de oceaanbodem is nog leven te vinden. Het draait weliswaar op een heel laag pitje, maar toch weten op deze diepte allerlei microben het nog te redden in het daar voorkomende compacte gesteente. Dat heeft een internationale groep wetenschappers ontdekt tijdens een expeditie in de Indische Oceaan. Hun resultaten zijn donderdag gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

„Wat kan het leven zich toch aan allerlei extreme condities aanpassen. Dat laat deze studie prachtig zien”, zegt geoloog Oliver Plümper van de Universiteit Utrecht. Hij was niet bij deze studie betrokken, maar voer wel op dezelfde expeditie mee, voor een ander onderzoek.

Sinds de jaren 90 woedt een discussie over hoeveel microbieel leven zich in en onder de zeebodems bevindt. De schattingen lopen erg uiteen. Uitgedrukt als aandeel koolstof dat in al het leven op aarde aanwezig is, zitten sommigen opvallend hoog, tussen de 10 en 30 procent. Anderen komen niet hoger dan 1 procent.

Bruinkoollagen

Het is niet de eerste keer dat zo diep leven is aangetroffen. Vijf jaar geleden beschreven wetenschappers in Science dat ze voor de kust van Japan tot bijna 2,5 kilometer onder de oceaanbodem nog micro-organismen aantroffen. Maar dat was in sedimentair gesteente (bruinkoollagen), zegt Plümper. „Dat is heel poreus. Daar kunnen water, voedingsstoffen en microben makkelijk in doordringen.”

De huidige studie zocht naar leven in „keihard gesteente” op een speciale plek, de Atlantis Bank, midden in de Indische Oceaan. Deze locatie bevindt zich vlak naast een spreidingszone, waar twee aardplaten traag uit elkaar drijven, en magma vanuit de diepte nieuwe oceanische korst vormt. Atlantis Bank ligt op een verhoging, de aardplaat is daar door geologische krachten krom getrokken, en de bovenste laag (de zogeheten bovenste oceanische korst) is er door erosie in miljoenen jaren tijd afgeschuurd. De onderste korst, die zich normaal op een diepte van 4 tot 8 kilometer bevindt, ligt hier dus aan het oppervlak. „Een ander voordeel is dat de zee hier maar 700 meter diep is voordat je bij de bodem bent”, zegt Plümper. „Dat maakt het boren makkelijker.”

Microscopisch beeld van een flinterdun plakje gesteente uit de oceanische korst. Foto Frieder Klein, Woods Hole Oceanographic Institution

De onderzoekers boorden een kern uit de oceaanbodem en onderzochten die op elf dieptes, de eerste op 10,73 meter, de elfde op 747,90 meter. Ze analyseerden het gesteente onder meer op de aanwezigheid van eiwitten, vetten, DNA en mRNA. Die laatste moleculen zijn de ‘afschriften’ van genen, en duiden op actuele genetische activiteit. Ook probeerden ze micro-organismen in het laboratorium te kweken, en legden ze flinterdunne plakjes gesteente onder de microscoop, om de cellen erin te tellen.

Veel recycling

In de vele analyses vonden ze aanwijzingen voor verschillende soorten micro-organismen: schimmels, cyanobacteriën, archaea. Er was een opvallend hoog aantal die voor hun voedingsstoffen afhankelijk zijn van (de dood van) andere organismen. De onderzoekers concluderen dat er ondanks de extreme omstandigheden veel recycling van organische moleculen plaatsvindt. „De microben grijpen alles aan als het maar een beetje energie oplevert”, zegt Thijs Ettema, hoogleraar microbiologie aan de Wageningen Universiteit. Hij vindt het wel jammer dat men de microben niet beter heeft proberen te karakteriseren. Op bijna de helft van de onderzochte dieptes konden de onderzoekers 40 tot 80 procent van de aangetroffen micro-organismen niet taxonomisch classificeren. Ettema zegt dat hij meteen hun data gaat opvragen. „Om te kijken of ik er nog wat interessants uit kan halen.”

In hun tellingen komen de onderzoekers uit op 131 tot 1.660 cellen per cm3. Dat is een miljoen tot tien miljoen keer minder dan in een kubieke centimeter grond zit, , zegt Wolfgang Bach, hoogleraar geochemie aan de Universiteit Bremen, en ook niet bij het artikel betrokken. Omdat Atlantis Bank zo’n bijzondere locatie is, vraagt hij zich wel af hoe representatief dit onderzoek is voor andere oceanische korst.

‘Vreemde’ microben

De onderzoekers hebben er alles aan gedaan om besmetting met ‘vreemde’ microben te voorkomen. Zodra weer een stuk boorkern aan boord kwam, herinnert Plümper zich, waren de microbiologen er als de kippen bij. „Met handschoenen aan en een gezichtsmasker voor, brachten ze de kernen meteen naar een steriel lab.” De expeditie vond eind 2015, begin 2016 plaats. Sindsdien zijn de resultaten geanalyseerd.

De vraag is nog hoe de microben zo diep zijn doorgedrongen in de harde oceanische korst. Virginia Edgcomb, geofysicus aan het Woods Hole Oceanographic Institution en leider van het onderzoek, antwoordt via e-mail: „Vanaf de zeebodem, via kleine scheurtjes in het gesteente, vermoeden we.”