Höhlenforschung: Autarkes Biotop in der Movile-Höhle

In der Höhle Pestera Movile in Rumänien, die lange von der Außenwelt isoliert war, hat sich eine "Gemeinschaft urtümlicher Wesen" (SPON, 1996) entwickelt: Fingerdicke Biofilme aus Bakterien, Riesenegel und fleischfressende Insekten, die sich auf ihr düsteres Biotop spezialisiert haben.
Die Höhle von Movile am Südufer des Mangaliasees (Schwarzmeerküste) wurde 1986 von Cristian Lascu entdeckt. Sie bildete sich vor ca. 5 Millionen Jahren und ist seit mindestens 500.000 Jahren von der Oberfläche abgeschnitten. Die Höhlenatmosphäre enthält viel Schwefel und kaum Sauerstoff. Die Höhlenwände der Karsthöhle bestehen aus Lehm, welcher von einer 25 Meter dicken Kalkstein-Schicht  umschlossen ist. Der einzige Zugang zur Höhle ist eine schwefelhaltige Wasserader aus 400 Meter Tiefe.

"Hunderte Tausendfüßler mit einer fast durchsichtigen Haut"

Im Innern der Höhle besteht ein außergewöhnliches Ökosystem, das etwa "60 urzeitliche Tierarten" aufweist, die sich im Laufe der Zeit stark spezialisierten und beispielsweise Augen oder Farbpigmente in der Haut völlig zurückgebildet haben. 35 vorgefundene Arten waren noch unbekannt.
Die Überlebensfähigkeit dieses Systems wird durch Schwefelbakterien gewährleistet, die auf dem Wasser einen gallertartigen Überzug bilden. Auf dieser Masse bilden sich Pilze, welche anderen Lebewesen in der Höhle als Nahrung dienen.

Ähnliche Systeme sind seit den 1970er Jahren aus der Tiefsee bekannt - jedoch lassen sie sich in der Movile-Höhle aufgrund ihrer Zugänglichkeit wesentlich leichter untersuchen.

Das Besondere und Interessante an dieser Höhle ist also das Vorhandensein eines Biotops mit autarken Lebensformen. Dieser Mikrokosmos der Movile-Höhle basiert vermutlich auf Chemosynthese und könnte von daher Rückschlüsse über Lebensformen auf anderen Planeten ermöglichen.
Wie der abschließende Forschungsbericht darlegt, stellt das Höhlensystem aufgrund seiner Abgeschlossenheit ein "ideales Untersuchungs- und Demonstrationsobjekt zur Quantifizierung von Stoff- und Energieflüssen für extreaterrestrische Systeme wie der ISS oder Bodenstationen auf dem Mond oder dem Mars dar".

"Die Primärproduktion basiert vorwiegend auf der bakteriellen Oxidation geogenen Sulfids, jedochleisten wahrscheinlich auch die Methanoxidation sowie die Nitrifikation einen signifikanten Beitrag zur Energiebilanz."(1)

Dokumentation zur Movile-Höhle (Phoenix)

Der Film bietet einen Überblick extremophiler Lebensformen in erschiedenen Biotopen. Leider wurde die ursprüngliche Dokumentation auf YT entfernt

Siehe auch:

1. Untersuchung der Mikroflora in Movile Cave bei Mangalia, Rumänien (Abschlusbericht) 
2. Im weiteren Sinne relevant / von Interesse:
   "Astrobiologie für Einsteiger" (von Kevin W. Plaxco Michael Groß)

Liefern "Exotische Organismen" erste Beweise für die Panspermie-Theorie?

"Stammen wir nicht von der Erde, sondern aus dem All?"

Wie FOCUS am 2.2.2015 berichtete, wollen Astrobiologen wollen einen ersten Beweis für außerirdisches Leben entdeckt haben. In Proben, die Ballons in der Stratosphäre gesammelt hatten, sollen sich Partikel organischer Natur gefunden haben, die nicht von der Erde stammen. 

"Ihre These: Sie sind mit Genmaterial gefüllt und sollen die Saat des Lebens auf anderen Planeten verbreiten."

Wenn sich diese Resultate bewahrheiten sollten, d.h. einer unabhängigen Begutachtung neutraler Wissenschaftler standhalten, dann wäre dies eine ziemliche Sensation. Die Panspermie-Theorie (Mikroorgaismen seien von außen, d.h. aus dem Weltall auf die Erde 'übertragen' worden und hätten hier die Evolution irdischen Lebens ausgelöst) wird seit Jahrzehnten in der Wissenschaft diskutiert, bislang hatte man allerdings keinen Beweis zugunsten oder gegen diese These.

Die Fundstücke würden für eine gerichtete (absichtlich ausgelöste) Panspermie sprechen:

• eine Art organischer Ballon, der in seiner natürlichen Umgebung mit leichten Gasen gefüllt ist.
• eine mikroskopisch kleine Kugel, in deren Innern eine „organische Flüssigkeit mit schleimiger Konsistenz“ enthalten ist.

Im zweiten Teil des Berichtes äußern beteiligte Forscher die Vermutung, die 'Kugel' könne ein künstlicher Mikroorganismus sein, der programmiert sei, fremdes Leben auf der Erde zu verbreiten.

Ich finde diese Entwicklung hochspannend, neige aber dazu, erstmal abzuwarten. Zu oft wurde für vergleichbare Sensationsmeldungen bei näherem Hinsehen eine 'natürliche Erklärung' gefunden. So wurden auch in diesem Fall Stimmen von Kritikern laut, nach deren es sich bei den Objekten durchaus um Organismen handeln könne, die von der Erde stammen.

Kritik richtet sich gegen die unwissenschaftliche Art, mit diese Entdeckungen und Ergebnisse publiziert wurden.:

"Diese erschienen im umstrittenen Fachmagazin „Journal of Cosmology", dem andere Forscher vorwerfen, es werde im Eigenverlag von einer kleinen Gruppe veröffentlicht, die die alte Idee der Panspermie vertreten."

Was besagt die genetische Analyse der Objekte? Ist die enthaltene DNA(?) mit irdischen Organismen verwandt bzw. vergleichbar? Darüber schweigt sich die Publikation anscheinend aus ...wäre dies nicht eine der ersten Untersuchungen, der vermeintlich 'nicht von der Erde stammenden' Organismen zu unterziehen sind??

"Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außerordentliche Beweise."

• Weiterlesen: "Exotische Organismen gefunden: Geisterteilchen aus dem All: Stammen wir nicht von der Erde?", FOCUS online
• Siehe auuch: 
• "Außerirdische aus dem Labor" - der Bau neuer Biomoleküle (WELT, 2010)
• Grundlegende Gedanken zur Suche nach außerirdischem Leben (Meertext, Scienceblogs)

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Nachtrag (Juli 2015)
Auch auf der Erde findet man Lebensräume, die mag man sich kaum vorstellen. "Exotische Lebewesen", die aber keineswegs 'von außerhalb' stammen, wurden nun  in 2.500 m Tiefe entdeckt -  unter dem Meeresgrund vor Japan (Die WELT, 25.7.15).
Von den im Februar gefundenen 'exotischen Schleimkugeln' war dagegen im Web nicht wieder die Rede, was vermutlich für sich spricht..

Erforschung der Monde im Sonnensystem – Anzeichen für ’exotisches’ Leben?

Unser 'eigener' Mond noch längst nicht vollständig erforscht (→ 'Die dunkle Seite des Mondes'), doch von den Trabanten anderer Planeten verspricht man sich noch brisantere Resultate.
Seit in den 80er Jahren erste Sonden in die Nähe von Jupiter und Saturn geschickt wurden, mehrten sich Spekulationen, einige dieser Monde seien womöglich Kandidaten für das Vorhandensein von außerirdischen Lebensformen.
2010 meldete der SPIEGEL: “Forscher finden Hinweise für außerirdisches Leben” auf dem Saturnmond Titan, der als erdähnlichster Himmelskörper des Sonnensystems gilt. 
Titan ist mit einem Durchmesser von 5150 Kilometern der größte Mond des Planeten Saturn, weshalb er nach dem Göttergeschlecht der Titanen benannt wurde. Er ist ein Eismond, nach Ganymed der zweitgrößte Mond im Sonnensystem und der einzige mit einer dichten Gashülle.

Jedenfalls soll er der Erde ähneln, als sie noch jung war (vor etwa 4 Mrd. Jahren). Offensichtlich werden solche Titelzeilen bewusst unklar formuliert (Aufmerksamkeit zählt..); immerhin bietet Titan günstige Voraussetzungen zur Entstehung einer eigenständigen Biosphäre (aus extremophilen Einzellern – von E.T. oder den Ludolfs ist nicht die Rede.).
Messungen der Sonde "Cassini" auf Titan hatten nach 2004 überraschend geringe Konzentrationen von von Acetylen und Wasserstoff in dessen Atmosphäre ergebendes Mondes  ist. Dies sei ungewöhnlich, denn beide werden Gase durch die Sonneneinstrahlung in großer Menge in der Mondatmosphäre produziert. Theoretische Überlegungen (“Hints of Life…”) gehen in die Richtung, dass Acetylen durch den Stoffwechsel von noch unentdeckten Lebensformen als Energiequelle verbraucht werde.
Auch das Verschwinden von Wasserstoff werten Forscher als ein zusätzliches Indiz für die Existenz exotischer Lebensformen auf Titan.

Allgemein wird das Vorhandensein von Wasser als Voraussetzung für die Entstehung von Leben betrachtet - auf der Oberfläche des Mondes Titan gibt es zwar Wasser, aber nur in Form von Eis (die Durchschnittstemperatur liegt bei -180 Grad Celsius). In tieferen Schichten könnte es wärmer werden, sollten die bislang ausgemachten Anzeichen für Kryovulkanismus zutreffen.-
Sind Alternativen für Wasser als Grundlage von Leben vorstellbar? Flüssiges Ammoniak zeigt ähnliche Eigenschaften wie Wasser und könnte in kalten Regionen ein flüssiges Lösungsmittel für Biomoleküle sein…Gedankenspiele wie dieses zeigen vor allem, wie wenig wir über die Eigenschaften ‘habitabler’ Zonen wirklich wissen.

Europa ist mit einem Durchmesser von 3121 km der kleinste der vier großen Monde des Planeten Jupiter und der sechstgrößte im Sonnensystem. Obwohl die Temperatur auf der Oberfläche von Europa maximal −150 °C erreicht, vermutet man, dass sich unter einer Kruste aus Wassereis ein bis zu 100 km tiefer Ozean aus Wasser befinden könnte. Das mögliche Vorhandensein von flüssigem Wasser ließ Spekulationen darüber aufkommen, ob (auch) in Europas Ozeanen Formen von Leben existieren können. Immerhin existiert dort eine äußerst dünne Atmosphäre aus Sauerstoff.
Sie kommt durch das Sonnenlicht zustande, dass das Eis auftauen und verdampfen lässt. Das verdampfende Wasser wird dabei in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Der Wasserstoff ist zu leicht, um von der Schwerkraft des Mondes gehalten zu werden und entweicht in das Weltall. Dennoch kamen NASA-Wissenschaftler, welche die gestrichene Nasa-Mission Jupiter Icy Moons Orbiter planten, nach Auswertungen früherer Missionen im Frühjahr 2004 zu dem Schluss, dass der Mond Europa weitaus lebensfeindlicher sein könnte, als bislang angenommen wurde. So wurden auf der Oberfläche Wasserstoffperoxid und von konzentrierter Schwefelsäure bedeckte Flächen nachgewiesen.        

Jupitermond Europa

Titan ist also derzeit der aussichtsreichste Kandidat für Leben außerhalb der Erde. Es wird noch Jahrzehnte dauern, bis wir vielleicht Gewissheit erhalten. So ist es nach 2010 bis auf weiteres wieder still geworden um Titan – auch wenn das Magazin P.M. bemüht ist, das Bild vom Weltall “Weltall als eine gigantische Gebärmutter” zu zeichnen. Bei aller Begeisterung, die Aneinanderreihung lebhaftester Spekulationen (“Riesige Mammutbäume. Pilzorganismen mit einem Alter von vielen tausend Jahren…”) halte ich für wenig hilfreich.
Bis heute wurde zwar die Entstehung lebensnotwendiger¹⁾ Moleküle und Bausteine erforscht und die Evolutionsbiologie kennt auch die Mechanismen der Weiterentwicklung von Lebensformen. Doch die tatsächliche Entstehung von Leben wurde bis heute weder beobachtet noch in einer schlüssigen, wissenschaftlichen Theorie glaubhaft dargelegt. Von daher wissen wir nicht mit Bestimmtheit, ob günstige Bedingungen an sich ausreichen, damit bei ausreichend verfügbarer Zeit ‘automatisch’ Lebewesen entstehen. Denkbar (aber auch nicht bewiesen) ist auch, dass dies allein auf dem Wege der Panspermie geschieht.-
Immerhin -  die Erforschung geht weiter, in der Exosphäre des Saturnmondes Dione wurde Sauerstoff nachgewiesen. Und im Laufe der Erkundung von Titan wird der Trabant offensichtlich der Erde immer ähnlicher- er beherbergt womöglich ‘Methanbakterien‘:

"Forscher fanden ein Gebiet auf dem Titan, das der Etosha-Pfanne in Namibia entspricht. Es erstreckt sich um den Ontario Lacus, den größten See auf der Südhalbkugel des Trabanten. Er ist etwas kleiner als sein irdischer Namensvetter, der nordamerikanische Ontario-See. Und statt mit Wasser ist er mit flüssigen Kohlenwasserstoffen gefüllt
[...]
Die Landschaft und die klimatischen Bedingungen der Region, schlussfolgern die Forscher, seien vergleichbar mit denen von Halbwüsten auf der Erde, insbesondere den Salztonebenen im südlichen Afrika." (FOCUS online, 26.4.2012)

Und doch muss die Entdeckung von Leben auf den Monden nicht allen Interessengruppen gleichermaßen in den Kram passen. Schließ bestehen durchaus konkreten Überlegungen zur Besiedlung geeigneter Monden in unserem Sonnensystem. Gegen eine solche Kolonisation ist grundsätzlich nichts einzuwenden
Wenn auch politische Kreise ein wachsendes Interesse an solchen Besiedlungsprojekten zeigen, stellt sich wirklich die Frage, ob heute heute davon ausgegangen wird, dass unsere hiesigen Probleme sich als unlösbar erweisen werden? Die Ausbeutung von Ressourcen ist ein weiterer Aspekt? Das wären sicher falsche Gründe, um das eigentlich Richtige zu tun... – glaubt man Stephen Hawking, bleibt Folgegenerationen womöglich gar nichts anderes übrig, als von der Erde zu flüchten.
Zuvor muss sicher gestellt sein, dass am Zielort nicht schon einfachste Lebewesen auf ihre eigene Evolution warten - welche der Mensch zugrunde richten würde… ganz ähnlich wie es auf der Erde unzählige Male der Fall war.

Dokumentation: Unerforschte Monde

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¹⁾ Dabei wird stets von Lebensformen ausgegangen, wie sie auf der Erde bekannt sind

Pressekonferenz der NASA: Neue irdische Lebensform entdeckt

Tatsächlich geht es aber um besondere irdische Mikroorganismen, die im kalifornischen Mono Lake gefunden wurden. Felisa Wolfe-Simon – entdeckte die Mikroben in dem mit Arsen vergifteten See, obwohl die hohe Konzentration des giftigen Halbmetalls jegliches Leben verhindern sollte.
Die Schlssfolgerung aus dieser Entdeckung ist dennoch aufregend: “Falls die Organismen wirklich Arsen in ihrem Stoffwechsel nutzen, dann existieren offenbar noch andere Lebensormen auf der Erde, als wir sie bisher kennen. Inzwischen scheint erwiesen, dass die Bakterienart GFAJ-1 sich von Arsen und nicht von Phosphor ernährt. Die giftige Substanz wird in Fette, Proteine zerlegt und auch in das Erbgut der Bakterien integriert.

Damit ist die bislang als gesichert bezeichnete wissenschaftliche Regel, nach der sich organisches Leben aus den sechs Elementen Phosphor, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff zusammensetzt, offenbar vom Tisch. Felisa Wolfe-Simon teilte dazu mit, diese Erkenntnisse erinnerten daran, dass das Leben viel flexibler sein kann als wir normalerweise annehmen oder uns vorstellen können. So stelle sich die Frage, was das Leben noch hervorbringen könne -  wenn schon etwas hier auf der Erde so etwas Unerwartetes anzutreffen sei. Die Bakterien konnten auch im Labor gezüchtet werden , indem den Nährböden immer mehr Arsen zugeführt wurde. Der Phosphor-Gehalt war im Nährboden dagegen sehr gering. Es hat sich gezeigt, dass der Organismus sowohl mit Phosophor als auch mit Arsen wachsen kann.

Wie die NASA in der Ankündigung der Pressekonferenz schon erwähnt hatte, beeinflusst diese Entdeckung auch die Suche nach außerirdischem Leben: Es kommen jetzt insbesondere solche Lebensformen in Betracht, wie sie so bisher noch nicht bekannt sind.