Het smelten van ijs in de meest noordelijke en zuidelijke gebieden van de aarde gaat hard. Zo ligt er naar verwachting over enkele jaren in de zomer geen ijs meer op de Noordpool. Behalve voor dieren als de ijsbeer, heeft dit ook gevolgen voor veel kleinere organismen. Massa’s miljoenen jaren oude bacteriën en andere microben, komen door het verdwijnen van het ijs opnieuw in het milieu terecht.
Schatkluis voor genen
Die bacteriën en andere microben leven al jaren en jaren met een minimale energiebehoefte in de op het oog onbewoonbare ijslagen. “Maar er zijn er ook bij die in een bevroren toestand wachten op het moment dat het ijs gaat smelten. Zij vertonen geen teken van leven”, vertelt onderzoeker John Priscu van de Montana State University. Priscu doet al 28 jaar onderzoek naar de ijsmicroben en bivakkeert als Kennislink hem benadert ook in het Arctisch gebied waar hij onderzoek doet in 20 miljoen jaar oud ijs. “Hopelijk kunnen we ook daarin microben vinden.”
Nog geen week later verschijnt er een publicatie van zijn team in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dat 20 meter onder het oppervlakte van Lake Vida een 3000 jaar oude groep microben is gevonden in een extreem zoute omgeving van -13,5 graden Celsius.
In hun jacht op de miljoenen jaren oude microben worden ze op de hielen gezeten door de Russen, die in het ijskoude Vostokmeer leven hopen te vinden. In februari van dit jaar lukte het Russische team het al wel om door de 3,5 kilometer diepe ijslaag te boren om het meer te bereiken. Uit de meegenomen samples is tot nu toe geen leven gevonden.
Het gaat om flinke aantallen micro-organismen. De biomassa van alle microben die zich in het ijs verschansen is naar schatting zelfs 1000 keer zo groot als de biomassa van alle mensen op aarde samen. Het ijs geeft de microben een soort onsterfelijkheid, hun DNA blijft bewaard en stelt ze in staat duizenden jaren later terug te keren als het ijs smelt. Alsof de organismen weer tot leven worden gewekt. Het lukte Priscu en zijn collega’s zelfs om bacteriën die 420.000 jaar in het ijs opgesloten zaten te laten delen in het lab. “Dat was bijzonder. Of dat met alle ijsmicroben mogelijk is weet ik niet, ons groeimedium is waarschijnlijk niet geschikt voor alle soorten die er in het ijs te vinden zijn.”
Geen evolutie in het ijs
De gevonden microben verschillen niet veel van de bacteriën die we nu kennen. “Uit ons DNA-onderzoek blijkt dat ze sterk lijken op de bacteriën die nu op plekken leven waar geen zonlicht kan doordringen”, legt Priscu uit. Binnen het ijs lijkt er dan ook niet zoveel te veranderen aan het genoom van de aanwezige microben. “Je kunt niet spreken van evolutie binnen het ijs, nee. Wel verwachten we dat er bij sommige soorten DNA-reparaties plaatsvinden.”
Vrijkomende broeikassen
Eenmaal bevrijd uit het ijs is er grote kans dat de bacteriën in hun nieuwe omgeving overleven. Maar dat heeft wel gevolgen. De massa’s bacteriën vormen samen een enorme hoeveelheid organisch materiaal die, bij sterfte van de organismen, zorgt voor grote hoeveelheden vrijkomend koolstofdioxide en methaan. Methaan is een zeer sterk broeikasgas, ruim honderd keer zo sterk als CO2. “Daar moeten we zeker rekening mee houden als we het over klimaatverandering hebben”, zegt Priscu.
Ecosysteem in de mix
Daarnaast zijn er mogelijk ook gevolgen voor het mariene ecosysteem. De soorten die vrijkomen zouden bestaande microbensoorten weg kunnen concurreren. Ook kunnen de genen van de geherintroduceerde en de al aanwezige microben gaan mixen waardoor er geheel nieuwe soorten ontstaan. Ook kunnen er zogeheten dode zones ontstaan. Wanneer er namelijk grote hoeveelheden bacteriën in een keer in het water terecht komen daalt het zuurstofgehalte in het water snel, waardoor vissen het lastig kunnen krijgen en weg zullen trekken uit die gebieden.
Pandemie uit de prehistorie?
Als bacteriën duizenden jaren ingevroren kunnen zijn en daarna een nieuwe start in de toekomst maken, lukt dat andere organismen dan ook? Het lijkt een handige manier om je genetische blauwdruk te bewaren. Kan een virus waar nu niemand antistoffen meer tegen heeft terugkeren en in korte tijd veel mensen besmetten? Nee, heel waarschijnlijk niet. Virussen die mensen en andere dieren kunnen besmetten zijn in een warm klimaat geëvolueerd, er is een kleine kans dat zij de extreme omstandigheden in het ijs overleven.
Voor taferelen als in het boek The andromeda strain, waarin gemuteerde micro-organismen langzaam de bevolking van Amerika uitroeien, hoeven we dus niet bang te zijn. Maar als er inderdaad grote hoeveelheden microben tegelijkertijd aan de ijskou ontsnappen komen er wel nog meer poolzorgen bij.
Bronnen:
- Alison E. Murray, Fabien Kenig, Christian H. Fritsen et al, Microbial life at -13°C in the brine of an ice-seales Antarctic lake, Proceedings of the National Academy of Sciences, 26 november 2012
- Ancient microbes found living beneath the icy surface of Antarctic lake, Science Daily, 26 november 2012
- Cheryl Katz, Bugs in the ice sheets: Melting glaciers liberate ancient bacteria, The Daily Climate, 17 april 2012
- Sarah Zhang, Ancient Microbes (“Bacteriasicles”) From Melting Glaciers Are Spilling Into Oceans, Discover Magazine, 26 april 2012
- Cheryl Katz, Warming climate sets evolution within ice to high, The Daily Climate, 17 april 2012
- Cheryl Katz, Loss of ’world’s largest wetland’ could tip ocean balance, The Daily Climate, 17 april 2012
- NRC wetenschap, Bacterie overleeft half miljoen jaar, Nrc.nl, 29 augustus 2007
- Michael Marshall, No signs of life from Lake Vostok – so far, New Scientist, 22 oktober 2012