Der Evolution von Tiefseeorganismen auf der Spur
Die Lebensbedingungen in der Tiefsee scheinen unwirtlich. Es herrschen enorme Drücke (~501 Atmosphären in 5000 m Wassertiefe). Es ist kalt (-1–4°C). Die Sonne, die durch ihre Lichtenergie an der Meeresoberfläche und an Land die biologische Synthese von Zuckerverbindungen aus Kohlendioxid (Photosynthese) ermöglicht, hat verschwindend geringen Einfluss. Es gibt keine Pflanzen. Starke Strömungen sind selten. Diese extremen Verhältnisse bedingen, dass die Menschheit über die Tiefsee und ihre Bewohner noch sehr wenig weiß. Denn große Tiefen und Drücke erfordern einen enormen technischen und finanziellen Aufwand, biologische Proben zu nehmen. Da die Tiefsee jedoch über Strömungen mit oberflächennahen Bereichen der Meere zusammenhängt, spielen biologische Prozesse in der Tiefsee auch unmittelbar für das Leben an der Meeresoberfläche, und damit für den Menschen eine Rolle. |
Foto 1: Tiefseeisopoden aus dem westlichen Nordpazifik, gefangen während der KuramBio-Expedition SO 223: Eine Munnopside der Unterfamilie Ilyarachninae (oben) und eine Macrostylis ovata (Macrostylidae; unten). © Torben Riehl, Studienstiftung des deutschen Volkes, Universität Hamburg |
Foto 2: Der Epibenthosschlitten, verfangen in einem Geister-Treibnetz © Nils Brenke im Auftrag der Universität Hamburg |
Welche Rolle genau das ist, beginnen wir erst zu verstehen. Das deutsche Forschungsschiff SONNE bietet eine der wichtigsten Plattformen Deutschlands, das Meer bis in größte Tiefen zu erforschen. Heute weiß man, dass diese ungemütlich erscheinende Tiefsee das größte zusammenhängende Habitat unseres Planeten bildet. Und diese Tiefsee ist bewohnt von tausenden Arten von Tieren und Einzellern. Anders als für uns Menschen, ist die Tiefsee für ihre speziell angepassten Bewohner alles andere als Lebensfeindlich. Einige Organismengruppen haben die Tiefsee bereits vor über 250 Millionen Jahren, in der Periode Perm des späten Erdaltertums (Paläozoikum) besiedelt. Dazu gehören zum Beispiel die Meeresasseln. Meeresasseln (Isopoda) sind entfernt verwandt mit Keller- und Steinasseln, die jeder Garten- oder Kellerbesitzer kennen dürfte. Es sind Gliederfüßer und ihres Zeichens Krebse. Anders als an Land sind Isopoden in der Tiefsee sehr artenreich und formvielfältig vertreten. Das dürfte auf die erdgeschichtlich lange biologische Evolution dieser Gruppe in der Tiefsee zurückzuführen sein. Wie wir auf dieser Expedition bereits selbst zeigen konnten, können mit einer einzigen Probe durchaus 50 Arten von Isopoden ans Tageslicht befördert werden. |
Ihr Artenreichtum und ihre Häufigkeit in der Tiefsee haben Asseln zu einem begehrten Forschungsobjekt gemacht. Mehrere Asselforscher des Zoologischen Museums der Universität Hamburg und des Instituts für Marine Biologie der Russischen Akademie der Wissenschaften in Wladiwostok arbeiten hier an Bord zusammen daran, die Vielfalt zu ordnen und zu messen. Wir können jetzt schon sagen, dass sich viele bislang unbekannte Arten unter den tausenden bislang gesammelten Tieren befinden. Viele davon werden für die Nachwelt wissenschaftlich taxonomisch beschrieben werden.
Foto 3: Ein junger Finnwal kommt zum Atmen nah des Forschungsschiffes SONNE an die Oberfläche. © Torben Riehl, Studienstiftung des deutschen Volkes, Universität Hamburg |
Hier an Bord werden auch Gewebeproben von vielen Asseln genommen, um ihre Erbinformation zu studieren. Die Erbinformation ist in DNA-Molekülen verborgen, welche wiederum in jedem Lebewesen dieses Planeten enthalten sind. Ausgehend von individuellen Unterschieden in der DNA-Zusammensetzung kann man innerhalb einer Art verhältnismäßig wenig und zwischen zwei Arten relativ viel Variabilität der DNA erwarten. Daher ist es möglich, DNA zur Arterkennung nach dem „DNA Barcoding“-Verfahren anzuwenden. Das ist zum Beispiel sinnvoll, wenn von einer Art Männchen und Weibchen starke morphologische Unterschiede haben und nicht einfach zueinander zuzuordnen sind. Andererseits können sich unterschiedliche Arten im Körperbau sehr stark ähneln. |
In diesem Fall kann die Erbinformation helfen, Arten voneinander zu unterscheiden. Mithilfe statistischer Methoden lassen sich zudem Hypothesen zum möglichen Verlauf der Evolutionsgeschichte von Organismengruppen erstellen. Hierbei geht es um Verwandtschaften innerhalb der Tiefseefauna und um die Erforschung ihres Ursprungs.
Die bisherige Probenahme verlief außerordentlich gut. Nur selten funktioniert ein Gerät nicht einwandfrei oder es verfängt sich, wie heute, in einem Geisternetz. Es gibt an Bord dementsprechend sehr viel Material aufzuarbeiten. Wenn nicht grad Wale um das Schiff kreisen, verbringen wir viel Zeit an den Mikroskopen.
Torben Riehl, Zoologisches Museum, Universität Hamburg
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