To our foreign readers: We regret that this content is not available in English yet.

Tiefsee-Leben: Erst ein Drittel bekannt

Analyse von DNA-Sequenzen zeigt erstmalig eine Übersicht der biologischen Vielfalt in den Weltmeeren


Senckenberg-Wissenschaftler*innen haben mit einem Team internationaler Forschender zwei Milliarden DNA-Sequenzen von 15 internationalen Tiefsee-Expeditionen ausgewertet. Sie zeigen in ihrer im Fachjournal „Science Advances“ erschienenen Studie, dass fast zwei Drittel der auf dem Meeresboden lebenden Organismen keiner bislang bekannten Gruppe zugeordnet werden können. Zudem geben die Daten Aufschluss darüber, welchen Einfluss diese Ökosysteme auf das globale Klima haben.

Auf dem Tiefseeboden herrscht ein reges Treiben: Eine Vielzahl verschiedener Organismen sorgt in Tiefen von bis zu 9585 Metern dafür, absinkende, meist von Plankton stammende, organische und anorganische Stoffe zu recyceln und/oder zu binden. „Dieses Leben auf den Tiefseeböden ist als Grundlage für zwei wichtige Ökosystemleistungen von gesamtplanetarischer Bedeutung: das gesunde Funktionieren der Nahrungsnetze in den Ozeanen und das Binden von atmosphärischem Kohlenstoff. Beides beeinflusst unser Weltklima entscheidend“, erklärt Prof. Dr. Angelika Brandt vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und fährt fort: „Bislang ist allerdings nur sehr wenig über die Lebewesen auf und in den Tiefseesedimenten bekannt.“

Brandt und ein internationales Team, unter ihnen auch Senckenberger Prof. Dr. Pedro Martínez Arbizu, sind in der Erforschung dieser „letzten Terra incognita“ einen entscheidenden Schritt vorangekommen. Die Forscher*innen rund um Erstautor Tristan Cordier vom norwegischen Forschungszentrum NORCE haben in ihrer aktuellen Studie DNA-Sequenzen aus Tiefseesedimenten aller großen Ozeanbecken analysiert. Dabei griffen sie auf fast 1700 Proben und zwei Milliarden DNA-Sequenzen von 15 internationalen Tiefsee-Expeditionen zurück. „Wir haben diese Tiefsee-DNA-Sequenzen mit allen uns bekannten und verfügbaren Referenzsequenzen verglichen. Unsere Daten zeigen, dass fast zwei Drittel der auf dem Tiefseeboden lebenden Organismen keiner bislang bekannten Gruppe zugeordnet werden können“, so Brandt und weiter: „Die neuen Methoden der Umweltgenomik geben uns nun die Möglichkeit, die biologische Vielfalt der Tiefsee, ihre Verbindung zu den darüber liegenden Wassermassen und den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen.“

Die Häufigkeit und die Zusammensetzung der Plankton-DNA in Tiefseesedimenten bestätigt, dass die Polarregionen als Hotspots der Kohlenstoffbindung fungieren. Die Forscher*innen zeigen in ihrer Studie zudem erstmalig, welche Mitglieder der Planktongemeinschaft am meisten zur Bindung des atmosphärischen Kohlendioxids beitragen und damit das globale Klima mitregulieren. „Es ist wichtig, das zu verstehen und dann auch entsprechende Schutzmaßnahmen ergreifen zu können. Denn das Ökosystem Tiefsee steht, versursacht durch den Menschen, unter enormem Druck: Klimawandel, Tiefsee-Bergbau, Öl- und Gasexploration, Schleppnetze sowie Verschmutzung bedrohen das Leben in den Tiefen des Meeres.“

Die Genomdatensätze bieten laut der Studie auch die Möglichkeit, die Lebenswelt aus Ozeanen der Vergangenheit zu rekonstruieren. Anhand der Daten kann beurteilt werden, wie sich das Klima in der Vergangenheit auf Plankton und benthische Gemeinschaften ausgewirkt hat und welche Schlüsse daraus für die Zukunft gezogen werden können.

„Zum ersten Mal konnten wir ein einheitliches Bild der gesamten mehrzelligen Artenvielfalt des Ozeans – von der Wasseroberfläche bis zu den Sedimenten der Tiefsee – zeichnen. Meeresökologische Fragen können nun auf globaler Ebene und im gesamten dreidimensionalen Raum des Ozeans behandelt werden – ein wichtiger Schritt in Richtung ‚One Ocean Ecology‘“, resümiert Brandt und gibt einen Ausblick: „Im Sommer dieses Jahres werden wir weitere Proben im Rahmen unserer Aleutian Biodiversity Studies (AleutBio) Expedition mit dem Forschungsschiff SONNE sammeln und auswerten.“

Publikation: Cordier T., Barrenechea Angeles I., Henry N., Lejzerowicz F., Berney C., Morard R., Brandt A., Cambon-Bonavita M.A., Guidi L., Lombard F., Martinez Arbizu P., Massana R., Orejas C., Poulain J., Smith C.R., Wincker P., Arnaud-Haond S., Gooday AJ.J., de Vargas C., Pawlowski J. 2022. Patterns of eukaryotic diversity from the surface to the deep-ocean sediment. Science Advances, Vol 8, Issue 5 • DOI: 10.1126/sciadv.abj9309

Im Rahmen von 15 internationalen Tiefsee-Expeditionen konnten Sedimente aus allen wichtigen Ozeanregionen analysiert werden. Zwei dieser Expeditionen wurden von Senckenberger*innen geleitet und mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE durchgeführt. Foto: Thomas Walter