Wie hydrothermale Tiefseequellen Leben ohne Sonne ermöglichen

Eine Welt, die 1977 neu geschrieben wurde

Während des größten Teils der Menschheitsgeschichte gingen Wissenschaftler von einer allgemeingültigen Regel aus: Alles Leben auf der Erde ist letztendlich von der Sonne abhängig. Pflanzen fangen Sonnenlicht ein, Tiere fressen Pflanzen, und so setzt sich die Kette fort. Im Februar 1977 jedoch ließ ein Forscherteam der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) einen Kameraschlitten in der Nähe des Galápagos-Rifts, etwa 2.500 Meter unter der Oberfläche des Pazifischen Ozeans, ab und sah etwas, das jeder Annahme widersprach: An Rissen im Meeresboden gediehen in völliger Dunkelheit Ansammlungen von riesigen Muscheln, Krabben und geisterhaften weißen Fischen.

Die Entdeckung von hydrothermalen Quellen – Spalten am Meeresboden, aus denen überhitztes, mineralienreiches Wasser aus dem Erdinneren sprudelt – erzwang ein grundlegendes Umdenken in der Biologie. Es stellte sich heraus, dass Leben die Sonne überhaupt nicht braucht.

Was sind hydrothermale Quellen?

Hydrothermale Quellen entstehen entlang von mittelozeanischen Rücken, wo tektonische Platten auseinanderdriften und Magma aus dem darunter liegenden Erdmantel aufsteigt. Kaltes Meerwasser sickert in Risse im Meeresboden, wird durch das darunter liegende Magma überhitzt – manchmal auf Temperaturen von über 400 °C – und schießt dann wieder heraus, beladen mit gelösten Mineralien wie Schwefelwasserstoff, Methan und Eisen.

Die dramatischste Variante, bekannt als schwarze Raucher, stößt dunkle Wolken mineralienreicher Flüssigkeit aus, die wie Unterwasserkamine aussehen, die Rauch ausstoßen. Weiße Raucher hingegen stoßen kühlere, hellere Flüssigkeit aus. Beide Arten schaffen chemisch reiche Umgebungen, die es sonst nirgendwo auf der Erde gibt, so NOAA Ocean Exploration.

Chemosynthese: Leben ohne Licht

Der Schlüssel zu den Ökosystemen an hydrothermalen Quellen ist ein Prozess namens Chemosynthese – das mikrobielle Äquivalent der Photosynthese, aber angetrieben durch chemische Energie anstelle von Sonnenlicht. Spezialisierte Bakterien und Archaeen oxidieren Verbindungen wie Schwefelwasserstoff und nutzen die freigesetzte Energie, um Kohlendioxid in organische Substanz umzuwandeln. Diese Mikroben bilden die Basis des gesamten Nahrungsnetzes.

Die bekanntesten Bewohner hydrothermaler Quellen sind Röhrenwürmer (Riftia pachyptila), die bis zu 2 Meter lang werden können und keinen Mund, Magen oder Verdauungssystem haben. Stattdessen beherbergen sie Milliarden von chemosynthetischen Bakterien in einem speziellen Organ, dem Trophosom. Die Würmer absorbieren Schwefelwasserstoff und Sauerstoff durch ihre gefiederten roten Kiemen und liefern diese Chemikalien an ihre internen Bakterien, die sie im Gegenzug ernähren – ein Paradebeispiel für Symbiose, wie von WHOI-Forschern erklärt wird.

Rund um diese mikrobiellen Matten und Röhrenwurmkolonien blühen ganze Gemeinschaften: geisterhafte Garnelen, blinde Krabben, Muscheln, Aale und Kraken – die alle letztendlich durch Chemie und nicht durch Sonnenlicht ernährt werden.

Eine extreme Nachbarschaft

Das Leben an hydrothermalen Quellen erträgt Bedingungen, die die meisten Organismen sofort töten würden. Der Druck in 2.000–4.000 Metern Tiefe ist Hunderte Male höher als an der Oberfläche. Die Temperaturen schwanken innerhalb von Zentimetern heftig – von nahezu gefrierendem Umgebungswasser bis hin zu brühend heißer Quellflüssigkeit. Das Quellwasser ist außerdem stark sauer und mit giftigen Schwermetallen belastet.

Die hier lebenden Organismen sind Extremophile, und ihre Anpassungen haben großes wissenschaftliches Interesse geweckt. Eine Expedition der Arizona State University zum Juan-de-Fuca-Rücken im pazifischen Nordwesten im Jahr 2026 ergab, dass Forscher untersuchten, wie mit Röhrenwürmern assoziierte Mikroben Stickstoff unter diesen extremen Bedingungen umwandeln – eine Arbeit, die das Verständnis der Meereschemie verändern könnte, so ASU News.

Warum hydrothermale Quellen über die Erde hinaus von Bedeutung sind

Die Auswirkungen von Ökosystemen an hydrothermalen Quellen reichen weit über den Meeresboden hinaus. Das Astrobiologieprogramm der NASA betrachtet hydrothermale Quellen als eine der wichtigsten Analogien für potenzielles Leben anderswo im Sonnensystem. Jupiters Mond Europa und Saturns Mond Enceladus beherbergen beide flüssige Ozeane unter ihren eisigen Krusten, und es gibt starke Beweise für hydrothermale Aktivität auf Enceladus, der wasserstoffreiche Wolken ins All ausstößt.

Wenn Chemosynthese komplexe Ökosysteme in den lichtlosen Tiefen der Erde erhalten kann, könnte derselbe Prozess im Prinzip Leben auf Meereswelten fernab der Sonne unterstützen. Hydrothermale Quellen haben auch die wissenschaftliche Debatte über den Ursprung des Lebens selbst neu entfacht – einige Forscher argumentieren, dass die warme, mineralienreiche, chemisch aktive Umgebung der frühen hydrothermalen Quellen der Erde die ideale Wiege für die ersten sich selbst replizierenden Moleküle bot.

Noch weitgehend unerforscht

Trotz ihrer Bedeutung gehören Ökosysteme an hydrothermalen Quellen zu den am wenigsten erforschten Lebensräumen der Erde. Wissenschaftler haben nur einen Bruchteil des mittelozeanischen Rückensystems kartiert – eine 65.000 Kilometer lange Kette, die die längste Bergkette des Planeten ist – und auf fast jeder Tiefseeexpedition werden weiterhin neue Quellfelder zusammen mit der Wissenschaft unbekannten Arten entdeckt.

Jeder neue Fund bekräftigt dieselbe beunruhigende und berauschende Wahrheit, die 1977 zum ersten Mal erblickt wurde: Die Regeln, die das Leben bestimmen, sind flexibler und das Universum möglicher Lebensräume weitaus größer, als sich irgendjemand vorgestellt hatte.