Hypolithen: Das Leben gedeiht unter der Bleiche

Während den heißen Quellen, Geysiren, Fumarolen und Schlammtöpfen in den hydrothermalen Gebieten des Yellowstone die meiste Aufmerksamkeit gewidmet wird, gibt es direkt unter der Oberfläche Lehren darüber, wie das Leben vor Milliarden von Jahren auf der Erde entstanden sein könnte.

Yellowstone Caldera Chronicles ist eine wöchentliche Kolumne, die von Wissenschaftlern und Mitarbeitern des Yellowstone Volcano Observatory verfasst wurde. Der Beitrag dieser Woche stammt von Dr. Jeff Havig und Professor Trinity Hamilton, Forschern in Pflanzen- und Mikrobenbiologie sowie Erd- und Umweltwissenschaften an der University of Minnesota.

Wenn man über die Promenaden in einem der vielen hydrothermalen Gebiete im Yellowstone-Nationalpark spaziert, gibt es ein Fest für die Sinne – der Geruch von Schwefelwasserstoff nach faulen Eiern, der sprühende Strahl von Geysiren, das sprudelnde und kochende Wasser in heißen Quellen usw Das Zischen von Gas, das aus Fumarolen austritt, das leise Pochen von Schlammtöpfen und das blendend helle Licht, das von weißen Kieselsteinen reflektiert wird. Viele halten eine Sonnenbrille für notwendig, um bei einem Spaziergang durch diese Bereiche des Parks überhaupt zu versuchen, die Augen zu öffnen. Der weiße, siliciumdioxidreiche Sinter entsteht durch die Ausfällung von Siliciumdioxid (Siliziumdioxid oder SiO2 in Form von Opal und amorphem Siliciumdioxid) aus dem mineralgesättigten hydrothermalen Wasser, das unter der Oberfläche aufsteigt.

Nach der Ausfällung der Silikatmineralien kann der Sinter durch mechanische Mittel aufgebrochen werden – Frost-Tau-Zyklen, Bisons, die auf den Oberflächen laufen, usw. So werden Sie flache Flächen zerbrochener kleiner Stücke siliziumhaltigen Sinters rund um heiße Quellen sehen, wie z die im Upper Geyser Basin, Fountain Paint Pots und Norris Geyser Basin. Und während orangefarbene, grüne, gelbe, braune und violette Bakterien- und Algenmatten in den Abflusskanälen der heißen Quellen ganz offensichtliche Anzeichen für blühende mikrobielle Photosynthesegemeinschaften sind, gibt es unter dieser Oberfläche tatsächlich viel mehr Leben, als Sie vielleicht denken.

Forscher in den Hydrothermalgebieten von Yellowstone haben festgestellt, dass, wenn man die bleichweißen, zerbrochenen (oder was Geologen Brekzien nennen würden, ausgesprochen BRET-chya) silikatischen Sinteroberflächen stört, sich aufgrund des Vorhandenseins von darunter eine dünne Schicht von tiefem Dunkelgrün bilden kann photosynthetische Pigmente. Lebten diese photosynthetischen Gemeinschaften unter dem zerbrochenen Sinter in allen hydrothermalen Gebieten von Yellowstone? Sind sie aktiv und wenn ja, wie viel Primärproduktivität (in diesem Fall Photosynthese) findet statt? Die Neugier auf diese Lebensform geht über den Wunsch hinaus, mehr über diese Gemeinschaften in Bezug auf die heißen Quellen von Yellowstone zu erfahren, da es in Westaustralien auch Ablagerungen heißer Quellen in 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen gibt, in denen einige der frühesten Lebensformen erhalten sind, auf denen sie entstanden sind Erde. Diese Gesteine ​​zeugen von einer Zeit, bevor sich Sauerstoff in der Atmosphäre befand und es daher keine Ozonschicht gab, die das Leben vor der ultravioletten Strahlung der Sonne schützte. Könnten die Umgebungen im Yellowstone ein Analogon dafür sein, wie Leben auf der Oberfläche der frühen Erde leben konnte?

Untersuchungen dieser Gemeinschaften, die als Hypolithen bezeichnet werden (Hypo bedeutet „unter“ und „Lith“ bedeutet „Gestein“, also wörtlich Leben „unter Felsen“), ergab robuste Photosynthesegemeinschaften, die genauso produktiv waren wie die Photosynthesematten, die in den Abflusskanälen heißer Quellen wachsen. Der Oberflächensinter wirkte tatsächlich wie ein Sonnenschutzmittel und blockierte UV-Strahlung, ließ jedoch längere Wellenlängen durch, um die Photosynthese anzutreiben. Darüber hinaus wirkten die Sinterfragmente wie ein Mulch, der Feuchtigkeit speicherte, um die Umgebung feucht zu halten und zu verhindern, dass die mikrobiellen Gemeinschaften durch vorbeiziehende Gewitter weggespült werden. Diese hypolithischen Photosynthese-Gemeinschaften waren sowohl in Gebieten mit höherem pH-Wert/alkalischem pH-Wert (z. B. im Lower, Midway und Upper Geyser Basin) als auch an Orten mit niedrigerem pH-Wert/saurerem pH-Wert (z. B. Norris Geyser Basin, Mud) vorhanden Vulkangebiet und Künstler-Farbtöpfe-Gebiet). Dies scheint eine perfekte Umgebung für das Leben zu sein, um seinen ersten Vorstoß aus der Wasserumgebung auf terrestrische Oberflächen zu unternehmen – ein modernes Beispiel dafür, wie das erste Leben an Land ausgesehen haben könnte, und eine unglaublich aufregende Entdeckung, die es uns ermöglicht, Milliarden davon zu unternehmen Jahre zurück in der Zeit!

Weitere Informationen zu dieser interessanten Lebensform finden Sie im Forschungspapier unter https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2019.00015/full mit dem Titel „Hypolithic Photosynthesize in Hydrothermal Areas and Implications for Cryptic Oxygen Oases on“. Archaische Kontinentaloberflächen.

Wenn Sie also den Yellowstone-Nationalpark besuchen und die Anblicke, Geräusche und Gerüche der hydrothermalen Gebiete genießen, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um über die harmlosen Weiten der bleichweißen, aufgebrochenen Kieselsintersteine ​​nachzudenken. Denken Sie darüber nach, dass direkt unter der Oberfläche eine blühende, photosynthetische Mikrobengemeinschaft versteckt ist und dass diese Gemeinschaft darstellen könnte, wie das Leben 3 Milliarden Jahre vor der Entwicklung der ersten Landpflanzen zum ersten Mal an Land gelangte.

Die Geysirkegel von Yellowstone bestehen aus einem Material namens Sinter – einer Form von Kieselsäure, die aus heißem Wasser ausgefällt wird. Beim Betrachten des Sinters unter einem...

Die heißen Quellen von Yellowstone sind für ihre erstaunlichen Farben bekannt, von denen viele durch photosynthetische Prozesse entstehen. Die Farben variieren je nach...

Yellowstone beherbergt Tausende von thermischen Merkmalen unterschiedlicher Chemie und Herkunft. Die bekanntesten Features, wie Old Faithful, haben neutrale...

Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass alle Geysire und heißen Quellen im Yellowstone säurehaltig sind. Einige sind es, aber das Wasser, das aus vielen Teilen von Yellowstone kommt ...

„Geohydrobiologie“ klingt wie ein erfundenes Wort – als ob die Präfixe aus mehreren wissenschaftlichen Bereichen aneinandergereiht würden, um in einem Spiel um große Punkte zu punkten …

Die Geysirkegel von Yellowstone bestehen aus einem Material namens Sinter – einer Form von Kieselsäure, die aus heißem Wasser ausgefällt wird. Beim Betrachten des Sinters unter einem...

Die heißen Quellen von Yellowstone sind für ihre erstaunlichen Farben bekannt, von denen viele durch photosynthetische Prozesse entstehen. Die Farben variieren je nach...

Yellowstone beherbergt Tausende von thermischen Merkmalen unterschiedlicher Chemie und Herkunft. Die bekanntesten Features, wie Old Faithful, haben neutrale...

Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass alle Geysire und heißen Quellen im Yellowstone säurehaltig sind. Einige sind es, aber das Wasser, das aus vielen Teilen von Yellowstone kommt ...

„Geohydrobiologie“ klingt wie ein erfundenes Wort – als ob die Präfixe aus mehreren wissenschaftlichen Bereichen aneinandergereiht würden, um in einem Spiel um große Punkte zu punkten …

1300 SE Cardinal Court STE 100Vancouver, WA 98683Vereinigte Staaten