Leter etter livets røtter

Når oppsto livet på jorden? Og hvordan? Centre for Geobiology gir seg i kast med de store, grunnleggende spørsmålene og skal studere dyphavet, de eldste bergartene på jorden og organismer lengst nede på livets tre.

Publisert

Senter for geobiologi

Centre for Geobiology (CGB)

Målsetting: Utvikle ny fundamental kunnskap om interaksjon mellom geosfæren og biosfæren og livets opprinnelse.

Deltakere: Institutt for geovitenskap, Institutt for biologi, Molekylærbiologisk institutt og Kjemisk institutt ved Universitetet i Bergen.

Årlig bevilgning: 10 mill. kr. fra Forskninsrådet

Antall årsverk: 23

Kontaktperson: Professor Rolf Birger Pedersen, tlf: 55 58 35 17, epost: [email protected]

GEOBIO

«Alt liv på jorden får sin energi fra solen.» Det var det de fleste av oss lærte på skolen.

Men da noen bergensforskere i slutten av 1990-årene fant levende mikroorganismer flere hundre meter under havbunnen, måtte vi kaste denne barnelærdommen på bålet. Dette var organismer som ikke fikk energi fra solen, men fra jordens indre.

Denne og tilsvarende oppdagelser førte til at forskere over hele verden nå ser på utviklingen av livet på kloden vår med helt nye øyne.

Grensene for hvor det finnes liv, er utvidet. Funnene har også gitt styrke til teorien om at det kan finnes liv på andre planeter.

Alt kan skje!

Professor Rolf-Birger Pedersen har i de siste ti årene ledet et norsk initiativ for å utforske dyphavene, og han har vært sentral i oppbyggingen av et geobiologisk miljø ved Universitetet i Bergen (UiB).

"Rolf-Birger Pedersen"
"Rolf-Birger Pedersen"

Nå er han blitt leder for et nytt senter for fremragende forskning ved UiB. De skal drive denne forskningen videre fremover. Forhåpentligvis vil det komme nye gjennombrudd som kan øke vår forståelse av hva som fant sted da livet oppsto.

- Alt kan skje i denne forskningen. Når jeg ser hvor mye større forståelse vi har fått i løpet av de siste ti årene for samspillet mellom geologi og biologi, er jeg optimistisk med hensyn til de neste ti årene, sier han.

- Men selv om spørsmålet er stort, er brikkene til svaret små, og de må legges bit for bit. Det krever tålmodighet og nøyaktighet, minner Pedersen om.

Trenger nye øyne

Ved Centre for Geobiology samles det fremragende forskere fra fagene geologi, mikrobiologi, molekylærbiologi og geokjemi. De skal studere samspillet mellom biosfæren og geosfæren.

I Bergen har geovitere og biologer samarbeidet om dette i flere år allerede. Men nå gleder Pedersen seg til å være med og dyrke fram en ny generasjon forskere som vil se med helt nye øyne. De vil i mindre grad enn sine eldre kolleger bli begrenset av barrierer mellom fagene, tror Pedersen.

- Et av målene med dette senteret er å utvikle et helt nytt fag - geobiologi. Samspillet mellom vann, bergarter, mikroorganismer og høyerestående organismer er i stor grad et uutforsket område. Jeg har tro på at mange oppdagelser vil komme i skjæringsfeltet mellom disse fagene, sier han.

Denne tunge satsingen på det tverrfaglige ville aldri ha kommet til uten ordningen Senter for fremragende forskning, mener Pedersen.

- Men senteret er også et monument over langsiktig oppbygging av sterke fagmiljøer innenfor mikrobiologi og geologi, men det er krevende og kostbart å etablere et tverrfaglig miljø. Blant annet står det nå dyrt laboratorieutstyr på innkjøpslisten til senteret.

På dypt vann

Forskernes største laboratorium vil likevel være i bunnen av Nord-Atlanterens største dyp.

Her, langs vulkaner ved Den midtatlantiske rygg mellom Island og Svalbard, bega Rolf-Birger Pedersen seg ned til 3500 meters dyp for første gang sommeren 1998.

Aldri tidligere hadde noen vært på et slikt dyp i dette området. Den russiske ubåten, som hadde gripearmer, skaffet ham mange prøver, blant annet av lava. Han tok dem med hjem til Bergen, der også mikrobiologer kastet seg interessert over materialet.

"Samspill: Samspillet mellom geosfæren og biosfæren er sentralt for Senter for geobiologi. Her ser vi samspillet i praksis. Når varmt vann strømmer ut av havbunnen, danner bakterier jernutfellinger. Her stikker robotarmen en temperatursonde inn i de rustfargede utfellingene."
"Samspill: Samspillet mellom geosfæren og biosfæren er sentralt for Senter for geobiologi. Her ser vi samspillet i praksis. Når varmt vann strømmer ut av havbunnen, danner bakterier jernutfellinger. Her stikker robotarmen en temperatursonde inn i de rustfargede utfellingene."

Overraskelsen ble stor da de studerte lavarestene i mikroskopet. Her fantes det liv! Gjennom DNA-analyser kunne de fastslå at det dreide seg om en type bakterier. Noen av dem levde av hydrogen, noen av metan, andre av jernet i vulkansteinen.

I 2005 foretok Pedersen og kollegene hans nye dykk, denne gangen med en fjernstyrt miniubåt (ROV) nord for Jan Mayen.

Der oppdaget de på nytt noe som fikk dem til å sperre opp øynene: Miniubåten gled plutselig inn i en eventyrskog av 5-10 meter høye skorsteiner. Ut av disse strømmet det svært varmt vann, temperaturen var opp mot 300 grader.

Sommeren 2007 ble det foretatt nye dykk, denne gangen vest for Bjørnøya, på leting etter nye varme kilder. Nå hadde ikke forskerne så mye flaks. - Vi tok prøver av sjøvann og så at det var varme kilder i nærheten, men lyktes ikke med å lokalisere dem.

Dette er som å lete etter nåla i høystakken. Allerede nede på hundre meters dybde befinner du deg i stummende mørke, forteller Pedersen.

Livet skapte en oksygenrik atmosfære

De varme kildene er spesielt interessante. Mange av mikroorganismene nær roten av livets tre er varmekjære. Disse mikroorganismene lever blant annet av hydrogen og metan som kan dannes ved reaksjon mellom vann og mineraler.

Pedersen og hans kolleger tror at de i disse undersjøiske varme kildene kan finne viktige biter i puslespillet om livets opprinnelse.

- Det er indikasjoner på at det var liv på jorden allerede for 3,8 milliarder år siden. Oppblomstring av liv endret miljøet og førte blant annet til oksygen i atmosfæren.

I disse dager avslutter forskere fra Norges geologiske undersøkelse og Senter for geobiologi et stort boreprogram på Kolahalvøya.

Der har de boret seg gjennom 2,5 milliarder år gamle bergartslag som ble avsatt i en tid da oksygeninnholdet i atmosfæren økte dramatisk.

Borekjernene vil nå bli analysert for å klarlegge miljøendringene som skjedde i denne viktige fasen av jordens utvikling.

Om et par år planlegger senteret også å gjennomføre prøveboring i Sør-Afrika. Der vil de bore gjennom en av de eldste bergartsformasjonene på jorden for å lete etter spor av det tidlige liv og for å finne ut hvordan miljøet var den gang.

- Dette er i grunnen klimaforskning med svært lang tidsskala, sier Pedersen.

Interessante svamper

Selv om deltakerne på toktet sommeren 2007 ikke klarte å lokalisere nye varme kilder, var det ikke mislykket. Forskerne fant blant annet et undersjøisk vulkanfjell som har steget opp fra 3500 meter til 500 meter under havoverflaten.

"Svamp"
"Svamp"

På dette sjøfjellet oppdaget de et usedvanlig rikt liv. Dette kan være et skattkammer for bioprospektering. Spesielt finner biologene de mange ulike svampene svært interessante.

- I svamper er det nå identifisert en rekke nye kjemiske forbindelser som kan få stor farmasøytisk betydning. De inneholder blant annet stoffer som ser ut til å kunne hindre celledeling, sier Pedersen.

- Vi har forskere ved senteret som er spesialister på svamp, og de vil arbeide videre med dette materialet. Dette illustrerer på en god måte hvordan grunnforskningen som skal stå i sentrum ved dette senteret, kan føre til oppdagelser som kan få anvendt betydning, avslutter Pedersen.