Diep onder het Antarctische ijs wemelt een oud meer van levensvormen die rots eten. Monsters van het koele brouwsel van Lake Whillans, dat 2600 voet onder de West Antarctische ijskap ligt, tonen aan dat het begraven water bijna 4000 soorten of groepen soorten microben bevat.
gerelateerde inhoud
- Duizenden soorten gevonden in een meer afgesneden van de wereld voor miljoenen jaren
- Vostok: Op zoek naar leven onder een Antarctische gletsjer
Het oppervlak van het meer werd waarschijnlijk voor het laatst blootgesteld in het late Pleistoceen-tijdperk, hoogstens 1 miljoen jaar geleden. Sindsdien heeft het water bijna geen zonlicht en gemiddelde temperaturen rond de -63 graden Fahrenheit gezien. De ontdekking bevestigt eerdere hints dat het leven een manier vindt om te overleven in zulke extreme omgevingen, en het vergroot de mogelijkheid dat een bepaalde vorm van leven nu op ijzige manen in het zonnestelsel zou kunnen leven, zoals Jupiter's maan Europa.
Lake Whillans is een van de honderden subglaciale meren die bestaan onder Antarctica. Satellieten onthulden deze verborgen waterlichamen tientallen jaren geleden voor het eerst. "Een uitstekende vraag is of het milieu aan de voet van de ijskap wel geschikt is om microbieel leven te laten bestaan", legt Brent Christner, een microbioloog aan de Louisiana State University in Baton Rouge, uit.
Christner maakt deel uit van het Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling (WISSARD) -team, dat een verscheidenheid aan instellingen over de hele wereld omvat en een leger van wetenschappers en studenten omvat. Sinds 2009 probeert de bemanning van WISSARD erachter te komen hoe het leven is onder het zuidelijke continent. Wetenschappers begonnen te vermoeden dat microben op de onderbuik van een gletsjer konden leven in 1999. Kernmonsters van het grootste Antarctische meer, Lake Vostok, onthulden genetische sporen van microben bevroren aan de rand van de ijskap. Maar er is een kans dat deze beestjes afkomstig zijn van vervuilde boorvloeistof, en of ze deel uitmaken van een levend, ademend ecosysteem staat nog ter discussie. (Let niet op buitengewone beweringen dat het meer vis kan bevatten.)
Een paar dingen maakten Lake Whillans een goede kandidaat-site voor het vinden van subglaciaal leven. Het ligt slechts ongeveer een halve mijl onder het oppervlak, vergeleken met de diepte van twee mijl van Lake Vostok. Het meer loopt ook af in de Ross Sea, zodat eventuele verontreinigende stoffen uiteindelijk worden weggespoeld, waardoor het meer na het boren relatief ongerept blijft. Om nog maar te zwijgen over het meer ligt op slechts 600 mijl van het dichtstbijzijnde onderzoeksstation, wat betekent dat het team naar de site zou kunnen rijden in plaats van te vliegen.
In 2013 ging het WISSARD-team op weg naar de ultieme Antarctische roadtrip. Op de locatie gebruikten ze een speciaal warmwaterboorsysteem om in het ijs te graven. Terwijl de boor naar beneden ging, smolt, filterde, kookte, pasteuriseerde en UV-behandeld ijs en gebruikte het vervolgens als steriele boorvloeistof. "Het zou zijn als water van farmaceutische kwaliteit", zegt Christner.
De Antarctische camping van het WISSARD-team. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Het boorgatinstrument dat wordt gebruikt om water- en sedimentmonsters op te halen uit subglaciaal Lake Whillans. (Brent Christner) 
Een WISSARD-teamlid kijkt naar het boorgat op de boorplaats van het meer. (Reed Scherer) 
Een sedimentmonster uit de bodem van Lake Whillans. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Kolonies van bacteriën gekweekt uit watermonsters van Lake Whillans. (Brent Christner) 
Een elektronenmicroscoopafbeelding toont een microbiële cel met een aangehecht sedimentdeeltje uit Lake Whillans. (Trista Vick-Majors) 
De boorlocatie van het WISSARD-team boven het subglaciale Lake Whillans in Antarctica. (Brent Christner) 
Met dank aan NASA's Galileo-ruimtevaartuig, een zicht op het ijzige oppervlak van de maan van Jupiter, Europa, dat een donkere, ijskoude oceaan eronder kan herbergen. Welk ecosysteem in Europa's zeeën ook leeft, het kan lijken op dat in de extreme omgeving van Lake Whillans. (NASA / JPL-Caltech / SETI Institute) Toen ze het meer bereikten, bemonsterden ze zowel water als sediment van de bodem van het meer. In een veldlab konden ze een genetisch en chemisch profiel opstellen van het meermilieu en de bewoners. Om erachter te komen hoeveel soorten er in Lake Whillans leven, richtten de onderzoekers zich op een gen dat codeert voor een ribosoom-eiwit, een van de oudste en meest geconserveerde biologische structuren op aarde. Op basis van de mate van variatie in deze gensequentie van ribosomen schatten ze dat het water 3.931 soorten of groepen soorten bevat, meldt het team vandaag in het tijdschrift Nature . Sommige zijn waarschijnlijk nieuw voor de wetenschap, maar alleen verdere genetische analyse zal het zeker weten.
Het team voerde vervolgens organismen geïsoleerd uit het meer verschillende voedingsstoffen in het laboratorium om te zien welke soorten insecten actief waren in dit ecosysteem. In een meer aan de oppervlakte, zou je veel microben vinden die de energie van zonlicht gebruiken om koolstofdioxide om te zetten in complexere organische verbindingen, zoals suikers, en ze gebruiken voor energie. Het is eenvoudige fotosynthese. In de donkere diepten van Lake Whillans vond het team microben die in plaats daarvan chemische voedingsstoffen in het water gebruiken om hun koolstof te fixeren. De meeste Antarctische microben halen hun energie uit het omzetten van ammonium in andere vormen van stikstof, terwijl anderen hun energie halen uit ijzer- en sulfideverbindingen. Al deze voedingsstoffen werden gevonden in de meermonsters.
Dit is waar het rotseten binnenkomt. IJzer en sulfiden kunnen in het water terechtkomen vanaf rotsen die zijn vermalen als het gletsjerijs tegen de bodem van het continent wrijft. "In zekere zin 'eten de microben' - hoewel ze zich in de praktijk hechten aan de minerale deeltjes en ze helpen oplossen, " schrijft Martyn Tranter, glacioloog aan de Universiteit van Bristol, in een begeleidend artikel van Nature . Het ammonium wordt waarschijnlijk geproduceerd door bacteriën die dode microben in het meer eten.
Er zijn nog steeds veel onbeantwoorde vragen over de bewoners van Lake Whillans en hoe zij bijdragen aan het ecosysteem van de Zuidelijke Oceaan. Nader onderzoek kan de rol onthullen die deze subglaciale wezens spelen in grotere chemische en biologische cycli op aarde. Ondertussen zijn andere onderzoekers enthousiast over de implicaties voor buitenaardse oceanen.
"Het feit dat de concentratie en diversiteit van het leven in dit subglaciale meer bestaat, betekent dat er een heel goed teken is voor het bestaan van leven op Europa, zelfs als de details verschillen, " zegt Cynthia Phillips, een planetaire geoloog bij het SETI-instituut in Californië. Lake Whillans is geen identieke tweeling met de ijzige oceanen waarvan gedacht wordt dat ze bestaan onder de ijzige korst van de Jupiter-maan. Europa's oppervlak is waarschijnlijk meer dan zes mijl dik, en zijn oceanen reiken 31 mijl verder dan dat. We weten ook nog niet of Europa's oceanen worden geleverd met een handige, voedselrijke laag zeesediment. Maar het ecosysteem van Lake Whillans is nog steeds het dichtste dat we hebben gezien bij de buitenaardse microben die misschien ver, ver weg in oceanen zwemmen.
