Denne rundormen ble funnet 1,4 kilometer under jorda i en Sør-Afrikans gullgruve med navn Kopanang. (Foto: Gaetan Borgonie/ Extreme Life Isyensya, Belgia)
Denne rundormen ble funnet 1,4 kilometer under jorda i en Sør-Afrikans gullgruve med navn Kopanang. (Foto: Gaetan Borgonie/ Extreme Life Isyensya, Belgia)

Livet under jordskorpa: Mystiske mikrokryp lever av stein og radioaktivitet flere kilometer inne i jorda

- For ti år siden hadde vi ingen anelse om at berget under føttene våre kunne være så rikt bebodd, sier Isabelle Daniels. Hun er tilknyttet et internasjonalt samarbeid som studerer livet under bakken.

Published

Tidligere trodde vi at livet hovedsakelig holdt seg på jordens overflate og avtok noen få meter ned. Men i løpet av de siste 10-15 årene har forskere gjort noen bemerkelsesverdige oppdagelser. Dypt under havbunnen, nede i steiner under bakken og langt inne i gruver har livet funnet en vei.

Geomikrobiolog Steffen Leth Jørgensen har vært med å avdekke det noen kaller for et for et «underjordisk Galapagos».

- De siste 10 – 15 årene har jeg jobbet med å studere mikroorganismer i dype marine systemer. I første omgang var jeg med på å verifisere at det eksisterer en dyp biosfære. Det har vi fått etablert nå. Vi fått så mye bevis at vi kan være helt sikre.

En enorm underjordisk biosfære

Et ti år langt internasjonalt samarbeid med navn Deep Carbon Observatory går mot slutten. 1000 forskere har jobbet med å kartlegge et tidligere ganske ukjent terreng.

Basert på data fra over 200 publikasjoner og 3800 geologiske prøver har forskere tilknyttet Deep Carbon Observatory nå publisert en artikkel hvor de estimerer omtrent hvor mye liv som befinner seg under føttene våre. Forskerne anslår det finnes 15 – 20 milliarder tonn med underjordiske bakterier og organismer. Livsformene utgjør dermed 245 til 385 ganger mer karbon enn det som er bundet opp i alle menneskene på overflaten.

De mener det er snakk om en dyp biosfære som utgjør et område under jorden som er dobbelt så stort i omfang som alle havene.

- Å utforske dypet under bakken er litt som å utforske regnskogen i Amazonas. Det er liv overalt, og overalt er det en imponerende overflod av uventede og uvanlige organismer, sier Mitch Sogin ved Marine Biological Laboratory Woods Hole, USA, i en uttalelse fra Deep Carbon Observatory.

- For ti år siden hadde vi ingen anelse om at berget under føttene våre kunne være så rikt bebodd, sier Isabelle Daniels, professor ved Universitetet i Lyon.

Her samler forskere vannprøver inne Beatrix gullgruven i Sør-Afrika for å se hva slags liv som befinner seg i grunnvannet der nede. (Foto: Gaetan Borgonie, Extreme Life Isyensya, Belgium og Barbara Sherwood Lollar. University of Toronto).
Her samler forskere vannprøver inne Beatrix gullgruven i Sør-Afrika for å se hva slags liv som befinner seg i grunnvannet der nede. (Foto: Gaetan Borgonie, Extreme Life Isyensya, Belgium og Barbara Sherwood Lollar. University of Toronto).

Under havbunnen i Arktis

- Vi definerer den dype biosfæren som at den begynner en meter under bakken og en meter under sedimentoverflaten på havbunnen, sier Steffen Leth Jørgensen.

Han er en av forskerne tilknyttet The Deep Carbon Observatory og jobber til daglig ved K G Jebsen Senter for dyp marin forskning ved Universitet i Bergen. Han forsker blant annet på livet under havbunnen i Arktis.

- Hvert år drar vi ut med et forskningsskip og tar prøver den dype biosfæren i områdene nord for Island og opp mot Svalbard.

Han er også tilknyttet noe som kalles International Ocean Discovery Program. Dette prosjektet står for de virkelig dype boringene flere kilometer ned i havbunnen. Her brukes modifisert oljeboringsteknologi for å hente opp prøver fra dypet.

Og forskningen som Jørgensen har deltatt i har gitt resultater. I 2008 fant han og kolleger en ny mikrobe nede i havbunnen som han kaller vår nærmeste mikrobielle slektning. Funnet gjorde at forskerne måtte stokke om på «stamfedrene» i livets tre .

- Vår felles stamfar er ikke lenger ukjent, men er etter alt å dømme en arkebakterie. Diversiteten i livets tre mangedoblet siden man begynte å undersøke den dype biosfæren, sier Jørgensen.

Geomikrobiologer estimerer at 70 prosent av bakterier og arkebakterier finnes under bakken, og at millioner av typer enda ikke er oppdaget.

Her er forskere i International Ocean Discovery Program ute på tokt for å undersøke miljøer i havbunnen. (Foto: ECORD/IODP).
Her er forskere i International Ocean Discovery Program ute på tokt for å undersøke miljøer i havbunnen. (Foto: ECORD/IODP).

Livet uten lys og vanlig næring

Steffen Leth Jørgensens team var også de første som klassifiserte en mikroorganisme i havskorpen, og ga et estimat av hvor mye det er der nede. Tidligere hadde en gruppe forskere fra Bergen foreslått at det kunne finnes liv her, men det var en kontroversiell påstand.

Havskorpen består av vulkanske bergarter og finnes under lag på lag med eldgamle sedimenter. Det er godt kjent at det mikrober jobber med å bryte ned organisk materiale i sedimentene, men inntil for få år siden visste man ikke at det også finnes organismer i selve havskorpen.

- Der nede er det så lite karbon at organismene er fullstendig uavhengige av organisk havbunn, det vil si at de også er fullstendig uavhengig av sollys.

Rekord i å leve i varmest omgivelser

En rar mikroskopisk krabat med navn Geogemma barossii liker seg i omgivelser over koketemperatur. Forskere har funnet den encellede organismen ved hydrotermiske skorsteiner, dette er områder med vulkansk aktivitet på havbunnen. Geogemma barossii hoder den foreløpige rekorden i å leve i varme og kan formere seg i 121 grader.

Trykket er enormt og temperaturen blir høyere jo lenger ned man kommer. Likevel er det funnet mikroorgaanismer 2,5 kilometer under havbunnen.

Hvordan i all verden kan de livnære seg der nede? Jørgensen sier at det vet man ikke helt. Men det som er sikkert er at disse mikrobene har utviklet noen nokså uvanlige måter å ta til seg næring på. For eksempel nyttiggjør de seg av stein og radioaktivitet.

- De lever av prosesser som for eksempel å redusere metallforbindelser som finnes i havskorpens mineraler. En annen ting som vi tror kan gi næring er radiolyse av vann. Naturlig radioaktivitet spalter vann og frigir hydrogen, og mikroorganismene kan koble hydrogen med CO2 slik at de får energi og danner metan.

Mikrober kan også leve langt nede i jordskorpa så lenge det finnes bittelitt vann der. Rekorden for funn av bakterier i dypet er hittil 5 kilometer under bakken.

- Det kan virke rart at mikroorganismer kan leve i stein. Men stein har sprekker og hulrom hvor det finnes litt vann, og der det er vann er det også liv. I prinsippet kan mikrober som lever her klare seg fullstendig uten sollys. Det skjer en masse reaksjoner når vann møter stein som frigjør kjemiske forbindelser og disse kan mikroorganismene bruke som fødekilde.

Disse bakteriene kalles "Methanobacterium". De produserer metan og ble funnet 2 kilometer under havbunnen i Stillehavet utenfor Japan. (Bilde: Hiroyuki Imachi, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology).
Disse bakteriene kalles "Methanobacterium". De produserer metan og ble funnet 2 kilometer under havbunnen i Stillehavet utenfor Japan. (Bilde: Hiroyuki Imachi, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology).

Zombie-bakterier

Noen mikroorganismer har så lite tilgang på energi at de fremstår som hverken levende eller er døde, de bare eksisterer.

«Dype mikrober er ofte svært forskjellige fra sine slektninger på overflaten. De kan ha livssykluser som nærmer seg geologiske tidsaldere, og livnærer seg i noen tilfeller ikke på mer enn energi fra bergarter», forteller meldingen fra Deep Carbon observatory.

Dette betyr at den samme bakterien kan leve i tusenvis av år under bakken.

- Det er ganske sykt ja, sier Jørgensen.

- Men man må tenke på at det ikke er noen fysiske lover som blir brutt. Alle molekyler har en halveringstid, det vil si at mikroorganismen forvitrer og begynner å falle fra hverandre etterhvert. Men har den nok energi til å reparere seg selv, så kan den i prinsippet leve evig.

Jørgensen forklarer med et eksempel. Du har et hus, og det må repareres med jevne mellomrom. Du skifter noen planker, og bytter ut vinduene når de blir dårlige. Etter tusen år har men et hus som ikke lenger er det opprinnelige, for hver eneste bit er skiftet ut. Det er det samme gjelder mikroorganismene.

- Man kan så klart da diskutere om det er den samme cellen, eller om det er en ny celle. Her kommer man inn i grenseland mellom filosofi og realfag.

De lilla, stavformede, figurene på bildet er en type bakterie som har fått navnet "Candidatus Desulforudis audaxviator". Disse bakteriene lever av hydrogen og sulfat fra radioaktivt henfall og de ble funnet 2.8 km under jordens overflate i Mponeng gullgruven nær Johannesburg.
De lilla, stavformede, figurene på bildet er en type bakterie som har fått navnet "Candidatus Desulforudis audaxviator". Disse bakteriene lever av hydrogen og sulfat fra radioaktivt henfall og de ble funnet 2.8 km under jordens overflate i Mponeng gullgruven nær Johannesburg.

Verdens mest hardføre rundorm

Også flercellet liv finner seg til rette i undergrunnen. I 2011 fant zoolog Gaetan Borgonieen liten organisme i en gullgruve i Sør-Afrika. Halicephalobus mephisto, også kalt «djevelorm» er en type rundorm som åler seg rundt 3,6 kilometer under jordoverflaten.

- Ingen trodde det var i nærheten av mulig for en flercellet organisme å overleve de ekstreme forholdene så langt under bakken, sier Gaetan Borgonieen til Vice.

Ormen har nervesystem og fordøyelsessystem. Den spiser bakterier og bruker sin egen sperm og egne egg til å befrukte seg selv. Om livet blir for hardt kan de slik som bjørnedyr gå i en slags dvale og overleve ekstreme forhold. Ormen bor i grunnvann nesten uten oksygen og er den flercellede organismen som er funnet lengst under bakken hittil.

Utforsker livets tålegrenser

Robert Hazen, en mineralogat ved Carnegie Institute of Science i Washington tror at forskning på underjordisk liv kan være til hjelp i søket etter utenomjordisk liv.

- Vi må spørre oss selv: Hvis livet på jorda kan være så forskjellig fra det erfaring har ledet oss til å forvente, hvilke merkverdigheter venter etter hvert som vi søker etter liv på andre planter? Sier Hazen til The Guardian.

Enda er ikke grensen helt satt for hvor høy temperatur, trykk eller lite næring livet på jorda kan tåle.

- Selv i mørke og energimessig utfordrende forhold, har underjordiske økosystemer evolvert og bestått over millioner av år, sier Fumio Inagaki, geomikrobiolog ved Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology.

- Å utvide kunnskapen vår om underjordisk liv kan føre til en bedre forståelse for hvorfor livet oppstod på vår planet og om det kan finnes liv under overflaten på Mars og andre himmellegemer.

Åpner for nye spørsmål

Forskergruppen i Bergen er spesielt interessert i å finne ut mer om hvordan livet i den dype biosfæren virker sammen med livet på overflaten.

- Det er egentlig først nå det virkelige arbeidet begynner, sier Steffen Leth Jørgensen.

- Vi har nå stadfestet at den dype biosfære eksistere og at den er aktiv, men hva det har at å si for livet på overflaten er stadig fullstendig utvist.

Steffen Leth Jørgensen forsker på den dype biosfæren i under havbunnen i Arktis. Her står han omringet av sedimentprøver. (Foto: Eivind Senneseth)
Steffen Leth Jørgensen forsker på den dype biosfæren i under havbunnen i Arktis. Her står han omringet av sedimentprøver. (Foto: Eivind Senneseth)

- De er helt sikkert nødt til å være med å moderere oksygen- og CO2 nivået i atmosfæren, men i hvor stor grad og i hvor lang tid de har de gjort det? Mikroorganismer har vært nødt til å skape planeten som vi lever på i dag over milliarder av år. Jeg er ikke i tvil om at også organismer i den dype biosfæren har de vært med på det, sier Jørgensen.