Tänk en underjordisk bassäng på nästan tre kilometers djup under jordytan med hett, salt och alkaliskt vatten som stinker av svavel och giftiga gaser. Har vi börjat hitta fram till Dantes Inferno? Nej, vi hälsar på hemma hos bakterier av stammen Firmicutes som sedan årmiljoner lever här nere.
Guldgruva i guldgruvan
För den internationella forskargrupp med mikrobiologen Li-Hung Lin från Taiwan i spetsen som studerar dessa bakterier [1] är fyndet en guldgruva. Så var det också i en guldgruva det gjordes – Mponeng-gruvan vid Johannesburg i Sydafrika. När man provborrade från en tunnel, råkade man på en vattenförande sprickzon på 2825 meters djup. Varmt, salt grundvatten började rinna ut ur borrhålet.
Detta var ett exempel på mikroorganismer som klarar sig helt utan kontakt med den gröna, solljusa världen däruppe på jordytan. De mikrobiella ekosystem (utom två tveksamma) som man hittills har undersökt – i havsbottensediment, djuphavskällor och oljereservoarer till exempel – är ytterst beroende av ämnen skapade av fotosyntes. I regel har också dessa system upptäckts på mindre än en kilometers djup. Mikroorganismerna nere på det här stora djupet däremot, tycks överleva enbart med hjälp av ämnen skapade av kemiska och geologiska processer. Och deras energikälla är inte solen utan kemiska processer.
Välfyllt skafferi
Bakterier av stammen Firmicutes visade sig vara helt dominerande i vattnet. Mätningar av radioaktiva ädelgasisotoper gav vid handen att bakterierna hamnade på dessa djup för mellan 3 och 25 miljoner år sedan. En meteor som förde med sig is träffade jorden, trängde djupt ner i jordskorpan och öppnade väg för bakterierna. Sedan dess har de levt här nere med välfyllt skafferi; järn- och bariumsulfid. Närmare bestämt får de sin energi genom att reducera barium- och järnsulfat till respektive sulfid. Sulfaterna byggs upp med hjälp av syre från vattenmolekyler som slås sönder av den radioaktiva strålningen från thorium, uran och kalium. Denna process kräver energi som byggs in i sulfaterna. Sedan är det bara för Firmicutes att reducera sulfaterna till sulfider igen med hjälp av vätet från vattnet och utvinna energin!
Firmicutes har av allt att döma levt utan kontakt med jordytan i miljontals år. ”Det öppnar möjligheten att organismer kan överleva också på planeter vilkas ytor för länge sen blivit livlösa”, säger projektledaren Tullis Onstott från Princetonuniversitetet i USA.
Uno Eliasson, professor emeritus i systematisk botanik vid Göteborgs universitet, har ägnat ett liv som forskare åt att studera isolerade öars floror. Isolerade öar är experimentalfält för evolutionen. När en art har lyckats sprida sig till en sådan ö, kan den efter hand diversifieras så att resultatet blir flera nya arter, var och en anpassad till en egen ekologisk nisch.
Större sammanhang
Galapagosöarna 1000 kilometer utanför Ecuadors kust är ett bra exempel. Där har Uno Eliasson studerat floran på varenda ö. Han är också specialist på en annan isolerad ögrupps flora – Hawaii.
Numera ägnar han sig helt åt ett gammalt sidointresse – slemsvampar, där han är världsledande. Jag bad honom berätta vad som gjort djupast intryck på honom under hans långa forskarliv.
– Jag är imponerad av livet som process och den ofantliga mångfald och förmåga till anpassning som finns. Eftersom jag dessutom är astronomiskt intresserad vill jag gärna fundera på sådana här frågor i ett större sammanhang.
Bakterier bortser vi lätt från, därför att de är så små.
Tunga bakterier
– När jag läste botanik som ung student, betraktades bakterier som små, primitiva saker i botten av livspyramiden. De saknar ju till och med cellkärna. Men idag ser man helt annorlunda på begreppet bakterier. Det där med cellkärna är inte det viktiga, de är otroligt mångsidiga.
Säg den biokemiska uppgift de inte klarar av:
– Det finns bakterier som bryter ner olja, glas, vad som helst.
Bakterierna är den breda basen för allt annat liv.
– Kunde vi väga alla bakterier, skulle deras vikt överträffa den sammanlagda vikten av allt annat liv på jorden.
Exotisk miljö
Vårt eget ursprung går tillbaka till arkebakteriernas stam på livsträdet. Uno Eliasson ritar upp ett stamträd där en liten gren från denna stam sticker iväg genom årmiljonerna till växterna och djuren.
– Solsystemet är 4,5 miljarder år gammalt. De allra äldsta fossilen går tillbaka till 3,5 miljarder år. Redan efter en miljard år fanns alltså encelligt liv. Men livet var hårt på den tiden. Meteorer regnade över jordytan. Så kanske livet uppstod på stora djup i berggrunden eller vid varma källor på havsbottnen.
Dessa källor är en exotisk livsmiljö som blivit känd först på senare årtionden och där man hittat många arkebakterier.
– 90% av den tid livet funnits har det varit i havet. Så småningom utvecklades i cyanobakterier, blågröna alger, en fotosyntesprocess som började bygga upp syre i atmosfären som dittills bestod av kväve och koldioxid. Innan ett ozonskikt hunnit bildas var livet på land svårt och riskfyllt i den förödande ultravioletta strålningen från solen.
Små energifabriker
Men varför dröjde det hela 2 miljarder år innan flercelliga organismer, ja, ens organismer med cellkärna bildades? En del av förklaringen kanske ligger i att ett annat viktigt steg i utvecklingen måste tas först. Alla celler innehåller små energifabriker, mitokondrier. Växtceller innehåller dessutom kloroplaster, där fotosyntesen sker. Både kloroplaster och mitokondrier har varit frilevande, de första som blågröna alger, mitokondrier som bakterier. Någon gång har de blivit inneslutna i en större cell och fortsatt att leva där. En symbios har utvecklats. Att de har varit självständiga förstår man bland annat av att mitokondrierna har eget DNA i en ringformig kromosom.
Miljarder solar
Livet är så anpassningsbart att vi mycket väl kan vänta oss liv på andra himlakroppar än jorden. Titan, Saturnus största måne, är en möjlighet. Där landade rymdsonden Huygens den 14 januari 2005 och började sända data. Men ännu har man inte hunnit analysera dem tillräckligt.
– Jag njuter av tanken på liv i vårt solsystem. Io, den näst största Jupitermånen har vulkaner, Europa (också en Jupitermåne) har vatten som är täckt av ett kilometertjockt istäcke.
Och varför inte sträcka sig längre?
– Många solar har planeter och bara i vår galax Vintergatan, finns 200–500 miljarder solar. Så varför skulle det inte finnas livsformer på många håll i universum?
Universums livsprincip
Ja, kanske finns det till och med någon sorts livsprincip i universum. Fysikern Paul Davies diskuterar frågan om liv i kosmos i sin senaste bok, som har underrubriken: Varför är universum som gjort för liv?[2]. Han tar bland annat upp olika sätt att se på det faktum att en lång rad naturkonstanter som styrkan hos de fyra naturkrafterna gravitation, elektromagnetism, stark och svag kärnkraft eller massan hos partiklar som neutronen, tycks vara fininställda på liv. Så vitt man vet finns det inget som hindrar att något av dessa värden kunde vara lite större eller mindre. Men då vore liv knappast tänkbart. Om tanken på en livsprincip skriver Paul Davies: ”Jag tror verkligen att liv och själ är djupt inetsade i kosmos väv, kanske genom en skugglik, halvt anad livsprincip, och om jag ska vara ärlig måste jag medge att denna utgångspunkt är något jag känner mer i mitt hjärta än i mitt huvud.”
Uno Eliasson får sista ordet:
– Jag gläder mig åt min egen totala intighet i sammanhanget. Jag är inte religiös men jag har vördnad inför livet. Det känns underbart att leva.