Mikroorganismen gibt es überall, sogar an den trockensten Orten der Erde. Doch ohne Wasser können auch sie nicht überleben. Sie nutzen eine ungewöhnliche Quelle, um es zu gewinnen. Diese neuen Erkenntnisse liefern auch Einblicke in das potenzielle Leben in noch extremeren Umgebungen wie dem Mars.

Bakterien können aus Gestein Wasser gewinnen. Wie ihnen das gelingt, zeigten US-Forscher an Mikroorganismen, die an einem der trockensten Orte der Welt - der Atacama-Wüste in Chile - an Gipsgestein leben. Das Forscherteam um David Kisailus von der University of California in Riverside (USA) stellte die Ergebnisse in den "Proceedings" der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften ("PNAS") vor.

Wissen 05.04.13

Trockener geht's nicht Die Atacama-Wüste

Bisher ist nur vom Sonnenröschen (Helianthemum squamatum), einer Pflanze die im Nordosten Spaniens wächst, bekannt, das sie auf Gips wachsen und dem Mineral Wasser entziehen kann. Der genaue Mechanismus war bisher allerdings nicht aufgeklärt. In der Atacama-Wüste kommen verschiedene Bakterienarten vor, die im Gips siedeln. Dieses Mineral ist dort recht häufig zu finden.

Wasser-Extraktion durch Cyanobakterien

Das Team um Kisailus brachte nun Gipsproben aus der Wüste ins Labor. Dort stellten sie fest, dass nur an den Stellen im Gestein, der von Bakterien besiedelt war, das wasserfreie Mineral Anhydrit zu finden ist.

Die Forscher isolierten Cyanobakterien aus dem Gips. Dann ließen sie sie unter zwei verschiedenen Bedingungen in dem Mineral wachsen: ohne Zugabe von Flüssigkeit sowie mit einem flüssigen Nährmittel. Nach 30 Tagen war unter trockenen Bedingungen (ohne Flüssigkeitszugabe) Anhydrit entstanden, unter feuchten Bedingungen nicht. "Dies deutet darauf hin, dass die trockenen Bedingungen die Extraktion von Wasser durch Cyanobakterien aus dem Gipsgestein förderten, was zu seiner Umwandlung in Anhydrit führte", schreiben die Wissenschaftler.

Genauer Mechanismus geklärt

Mithilfe von verschiedenen Mikroskopie- und Spektroskopieverfahren klärten die Wissenschaftler auch den genauen Mechanismus auf, mit dem den Bakterien die Wassergewinnung gelingt: Sie produzieren demnach einen Biofilm, der unter anderem Säuren enthält. Die lösen den Gips lokal auf. Das sei ganz ähnlich wie bei bakteriellen Biofilmen auf Zähnen, die Milchsäure bildeten, schreiben die Wissenschaftler. Diese lösten Kalziumphosphat auf, was zum Zerfall des Zahnschmelzes führen könne.

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Da Gips chemisch gesehen wasserhaltiges Kalziumsulfat, Anhydrit aber wasserfreies Kalziumsulfat ist, entwickeln sich aus dem gelösten Material winzige Anhydritkristalle. Diese wachsen bei fortgesetztem Wasserentzug im Mineral an und ersetzten in der letzten Phase der Umwandlung vollständig den Gips.

"Die Ergebnisse dieser Arbeit geben nicht nur Aufschluss darüber, wie Mikroorganismen unter schwierigen trockenen Bedingungen Wasser gewinnen können, sondern liefern auch Einblicke in das potenzielle Leben in noch extremeren Umgebungen wie dem Mars", schreiben die Forscher. Die Erkenntnisse könnten auch zu Techniken der Wasserspeicherung unter sehr trockenen Bedingungen führen.