Wissenschaftler wecken Organismus nach 7000 Jahren Schlaf 🧬

Forscher haben Mikroalgen aus den Sedimenten der Ostsee geweckt, die seit Jahrtausenden in einem Schlafzustand verharrten. Dieses einzigartige Experiment bietet neue Einblicke in die Evolution mariner Ökosysteme und ihre Anpassung an den Klimawandel.

Die Entdeckung, veröffentlicht in The ISME Journal, wurde von einem internationalen Team unter Leitung des Leibniz-Instituts gemacht. Die Wissenschaftler entnahmen Sedimentkerne aus den Tiefen der Ostsee, wo mikroskopisch kleine Algen seit fast 7.000 Jahren in einem Zustand der Dormanz überdauert hatten – ohne Licht und Sauerstoff.

Ein Tauchgang in die marine Vergangenheit

Dormante Organismen wie diese Mikroalgen können unter extremen Bedingungen überleben, indem sie ihren Stoffwechsel verlangsamen. Eingebettet in Sedimente bilden sie natürliche Archive vergangener Ökosysteme. Die Forscher isolierten Stämme von Skeletonema marinoi, einer häufigen Kieselalge, aus verschiedenen geologischen Schichten.

Genetische Analysen zeigten Unterschiede zwischen alten und modernen Populationen, die auf eine schrittweise Anpassung hindeuten. Die wiederbelebten Algen nahmen ihre photosynthetische Aktivität normal auf, mit Leistungen, die denen ihrer heutigen Nachkommen entsprechen.

Diese Methode, scherzhaft als "Wiederbelebungsökologie" bezeichnet, ermöglicht die direkte Untersuchung vergangener Organismen, anstatt sich nur auf Fossilien zu verlassen. Meeresablagerungen wirken wie eine Zeitkapsel, die Informationen über frühere Umweltbedingungen bewahrt.

Ein Werkzeug für die Zukunft

Die reaktivierten Algen, bis zu 6.871 Jahre alt, zeigten stabiles Wachstum und intakte Sauerstoffproduktion. Diese Ergebnisse deuten auf eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit biologischer Mechanismen trotz Jahrtausenden der Inaktivität hin. Die Forscher planen nun Experimente, um ihre Reaktion auf verschiedene Klimaszenarien zu testen.

Durch den Vergleich alter und moderner Stämme hoffen die Wissenschaftler, die Auswirkungen vergangener Veränderungen auf das Phytoplankton besser zu verstehen. Dieser Ansatz könnte Prognosen über die Entwicklung mariner Ökosysteme angesichts der aktuellen Erwärmung verbessern.

Die Studie zeigt auch den Nutzen von Sedimenten für die Rekonstruktion der genetischen Geschichte von Arten. Die nächsten Schritte umfassen eine detaillierte Analyse der Anpassungen über die Jahrtausende hinweg.

Vertiefung: Was ist Dormanz bei Mikroalgen?

Dormanz ist ein weit verbreiteter Überlebensmechanismus in der Natur, der Organismen ermöglicht, ungünstige Perioden zu überdauern. Bei Mikroalgen wie Skeletonema marinoi äußert sich dieser Zustand durch die Bildung spezialisierter Zellen mit dicken Wänden und Energiereserven. Diese "Ruhestadien" können Lichtmangel, Sauerstoffentzug oder extreme Temperaturen überstehen.

Wenn die Umweltbedingungen wieder günstig sind, initiieren diese Zellen einen metabolischen "Weckprozess". Dazu gehört die schrittweise Reaktivierung zellulärer Funktionen wie Photosynthese und Teilung. Im Gegensatz zu einer einfachen Pause erfordert Dormanz komplexe physiologische Anpassungen, etwa die Produktion schützender Proteine.

Wissenschaftler unterscheiden diese Strategie von Sporenbildung oder Winterschlaf. Bei Mikroalgen hängt sie oft mit saisonalen Zyklen zusammen: Im Winter sinken die Zellen in Sedimente, um dem Eis zu entgehen, und steigen im Frühjahr wieder auf. Einige Stämme können jedoch – wie die Ostsee-Studie zeigt – Jahrtausende inaktiv bleiben.

Diese Fähigkeit wirft Fragen nach den Grenzen des Lebens auf. Wie erhalten diese Organismen ihre zelluläre Integrität über so lange Zeit? Bleiben ihre Reparaturmechanismen aktiv? Die "Wiederbelebungsökologie" nutzt diese Mikroalgen als Modelle, um extreme Langlebigkeit zu erforschen.