Das Projekt „Warum nicht die Abgründe?“, eine kühne Initiative, führte Forscherteams durch die Ozeane der Welt. Ihr Ziel? Die DNA der winzigen Kreaturen, die die Tiefen bevölkern. Der Fotograf Gilles Martin hat dieses Miniaturbestiarium verewigt und das Wesen dieser unbekannten Lebewesen zwischen Saint-Pierre-et-Miquelon und Brest eingefangen.
Eine Nacht an Bord der „Pourquoi pas?“
An Bord der „Pourquoi pas?“, mitten im Nordatlantik, ist die Aufregung spürbar. Ein „Kern“ aus Sedimenten, der wertvolle Geheimnisse birgt, steht kurz davor, an die Oberfläche zu kommen. Daniela Zeppilli, Sophie Arnaud-Haond und Julie Poulain warten gespannt auf die Rückkehr des Oktopus, eines Fanggeräts, das sie auf mehr als 3000 Meter Tiefe geschickt haben. Die Hoffnung ist, dass die zehn Röhren des Oktopus mit wertvollen Sedimenten zurückkehren. Die Arbeit an den Proben wird umgehend beginnen, Schlaf ist in diesen entscheidenden Momenten ein seltener Luxus.
Die Meiofauna: winzige Tiere, eine immense Rolle
Die Aufmerksamkeit dieser Wissenschaftlerinnen richtet sich ganz auf die Meiofauna, winzige Tiere. Die größten Exemplare erreichen kaum einen Millimeter, während die kleinsten in Hunderten von Mikrometern gemessen werden. Alle sind Metazoen, mehrzellige Organismen.
Daniela Zeppilli betont die Bedeutung dieser Kreaturen: «Diese kleinen Puzzlestücke sind für das Funktionieren des Ökosystems unerlässlich. Sie haben sich an extreme Bedingungen angepasst und überleben enormen Druck, bedeutende Temperaturschwankungen und manchmal sogar den Sauerstoffmangel. Ihre Interaktionen mit Bakterien sind faszinierend.»
Diese Organismen können uns über viele Themen aufklären, insbesondere über die menschliche Gesundheit und die Anpassung an den Klimawandel. Ihre DNA birgt Schlüssel, um fundamentale Fragen zu beantworten. Daniela Zeppilli betont die Dringlichkeit, diesen Schatz in greifbarer Nähe zu erforschen.
Das Biomimetik, das sich von der Natur inspirieren lässt, um Innovationen zu entwickeln, könnte von diesen Entdeckungen erheblich profitieren. Daniela Zeppilli ruft dazu auf, die Forschung zu beschleunigen, bevor diese Arten verschwinden. Die künstliche Intelligenz, kombiniert mit der direkten Beobachtung der Natur, könnte unser Wissen revolutionieren.
Die Erkundung der abyssalen Ebenen: eine bedeutende Herausforderung
Das Team begibt sich auf die Suche nach diesen Kreaturen in den weiten abyssalen Ebenen, einem weitgehend unerforschten Gebiet. Sophie Arnaud-Haond erklärt, dass die großen Tiefen in den 50er und 60er Jahren untersucht wurden, doch die Entdeckung der Hydrothermalquellen hat davon abgelenkt. Dennoch stellen diese Ebenen mehr als die Hälfte der Oberfläche unseres Planeten dar.
Auch wenn sie wie Wüsten mit geringer Biomasse erscheinen, beherbergen sie eine überraschende Artenvielfalt. Die Forscherin weist darauf hin, dass wir nicht die Hälfte unseres Planeten kennen und dass ein standardisiertes Werkzeug es ermöglichen würde, die Ergebnisse zu vergleichen und die Beobachtungen weltweit zu harmonisieren. Die verwendete Technologie wird es ermöglichen, seit Jahrzehnten aufgestellte Hypothesen über die Verteilung dieser Arten zu bestätigen oder zu widerlegen.
Sophie Arnaud-Haond betont, dass die Vereinheitlichung der Beobachtungen den Übergang von unabhängigen regionalen Inventaren zu einem globalen Inventar ermöglichen wird.
Die sorgfältige Wahl der Entnahmestellen
Das Team verlässt sich auf die Sonarbilder, um die Entnahmestellen auszuwählen. Das Sonar hilft zu bestimmen, ob der Boden weich oder hart ist. Ziel ist es, freie Bereiche zu identifizieren, um Schäden am Material zu vermeiden. Manchmal müssen Kompromisse eingegangen oder auf eine geeignetere Zone gewartet werden.
Daniela Zeppilli betont, dass der Kernheber nicht mit einer Kamera ausgestattet ist, was die Arbeit „im Blindflug“ macht. Das Warten ist lang und die Enttäuschung kann groß sein, wenn die Klappen des Kernhebers sich nicht richtig schließen. Selbst wenn das System einwandfrei funktioniert, bleibt der Inhalt des Kerns eine Überraschung. Die Ernte kann von einigen Dutzend bis zu mehreren Hundert Arten variieren, und die Gesamtzahl der Arten, die in den abyssalen Tiefen leben, bleibt unbekannt.
Die Beschaffenheit des Sediments, ob klebrig, sandig oder pulverig, beeinflusst die Biodiversität. Analysen werden durchgeführt, um diese Einflüsse zu untersuchen. Auch Wasserproben werden mithilfe einer Pumpe namens „Salsa“ entnommen, um die in Bodennähe lebenden Arten zu erfassen.
Ein Lebensrhythmus, der von den Proben diktiert wird
Daniela Zeppilli beschreibt die Aufregung beim Hochholen lebender Tiere: «Unmöglich, sich auszuruhen, ich will alles sehen, alles beobachten, vor allem meine kleinen Würmer! Ich will ihr Verhalten verstehen, ihre Ernährung, ihre Bewegungen, die Bakterien, mit denen sie in Symbiose leben.»
An Bord ist das Leben des Teams von den Mahlzeiten und der harten Arbeit an den Proben geprägt. Der Schlaf ist aufgeteilt, und das Team widmet sich mit Leib und Seele seiner Mission. Daniela Zeppilli beschreibt diese Erfahrung als ein „Paralleluniversum“, in dem Tag und Nacht keine Rolle mehr spielen.
Entwicklung von Werkzeugen und Protokollen: eine langwierige Arbeit
Sophie Arnaud-Haond erklärt, dass das Team seit etwa einem Jahrzehnt Methoden der Mikrobiologie an die Untersuchung von mehrzelligen Organismen anpasst. Ziel ist es, eine standardisierte Methode und Probenahmeprotokolle zu entwickeln, die auf andere Teams übertragbar sind.
Dank der Amigo-Kampagnen wurden weltweit fast 80 Standorte beprobt, entweder von den Teams des Ifremer oder von ausländischen Teams. Die einzige fehlende Zone sind die Pole.
Neben der Standardisierung der Probenahmemethoden mussten auch molekulare und bio-informatische Werkzeuge für die Datenverarbeitung entwickelt werden. Diese Grundlagenarbeit erforderte dreijährige Vorbereitung. 2017 erhielt das Team die Unterstützung des Genoscope, die für die Fortsetzung ihrer Arbeit entscheidend war. Die Kombination von DNA-Daten und morphologischen Beobachtungen verspricht einen erheblichen Wissensfortschritt.
„Ein großes Lächeln im Atlantik“
Die Flotte des IFREMER stellte dem Projekt die Transitzeiten ihrer Schiffe zur Verfügung, eine unschätzbare Gelegenheit für die Forscherinnen. Bei der Operation Saint-Pierre-et-Miquelon / Brest nutzten sie diesen Transect, um Bohrkerne in verschiedenen Tiefen bis zum Mittelatlantischen Rücken zu nehmen.
Sophie erzählt: «Wir haben das gemacht, was ich ein „großes Lächeln im Atlantik“ nenne. Wir wollen die Verteilung der Arten auf beiden Seiten des Rückens untersuchen, feststellen, ob er eine Barriere für die Migration darstellt und die Struktur der Gemeinschaften auf beiden Seiten vergleichen.»
Die Amigo-Missionen ermöglichten Probenahmen in unterschiedlichen Gebieten, einschließlich der Hadaltiefen des Pazifiks, in über 6000 Metern Tiefe. Ein internationaler Aufruf ermöglichte auch die Sammlung von Kernen, die von anderen Teams entnommen wurden.
Die Forscherinnen befinden sich nun in der vollen Analysephase, eine Arbeit, die mindestens fünf Jahre in Anspruch nehmen wird. Sophie Arnaud-Haond stellt fest, dass die Sedimente und die DNA-Banken für zukünftige Analysen mit fortschrittlicheren Technologien aufbewahrt werden.
Metabarcoding: eine Revolution in der Erforschung der Biodiversität
Das Forschungsprogramm basiert auf dem „Metabarcoding“, einer Technologie, die molekulare Werkzeuge verwendet, um die Biodiversität einer komplexen Probe zu enthüllen. Das Prinzip ist, Marker-Gene zu zielgerichtet zu amplifizieren und zu sequenzieren, die es ermöglichen, die in einer Probe vorhandenen Arten zu identifizieren.
Diese DNA-Barcodes wurden durch eine neue Sequenzierungstechnologie gewonnen, die von der englischen Firma Oxford Nanopore Technologie entwickelt wurde. Diese Technologie besteht darin, die amplifizierten DNA-Moleküle durch Nanoporen zu leiten. Wenn ein DNA-Molekül einen Nanopore durchquert, stört es das elektrische Signal in einer Weise, die spezifisch für seine Sequenz ist.
Julie Poulain, Forschungsingenieurin in der Molekularbiologie am Genoscope, betont die Bedeutung der Sequenzierung für die Biodiversitätsstudien. Die Neuheit dieser Arbeit liegt in der Erprobung dieser Operation an Bord der „Pourquoi pas?“ dank des mobilen Sequenzierers MinIon.
Der MinIon hat eine Fehlerquote von 5 bis 10%, im Gegensatz zu nur 0,1% bei Labortechnologien. Tausende von DNA-Barcodes wurden parallel sequenziert und mit Referenzdatenbanken verglichen. Diese Datenbanken, die ständig durch Forschungsprogramme angereichert werden, ermöglichen es zu bestimmen, ob es sich um neue Arten handelt. Diese Informationen werden dann mit morphologischen Beobachtungen abgeglichen.
Julie Poulain erklärt, dass die In-situ-Sequenzierung es ermöglicht, Ergebnisse in 24 bis 48 Stunden zu erhalten, was die Lagerung der Proben erleichtern und es ermöglicht, eine Entnahmestelle zu sondieren, bevor sie gründlicher erforscht wird.
Die „Pourquoi pas?“: ein symbolträchtiges Schiff
Die „Pourquoi pas?“, ein Hochseeschiff von 110 Metern Länge, gehört zur Flotte des IFREMER. Es trägt den Namen der vier Schiffe von Commander Charcot, einem auf Polarexpeditionen spezialisierten Ozeanographen. Seit 2005 ist es im Einsatz für hydrographische, kartografische Missionen und bei der Marine nationale.
Gilles Martin: ein Fotograf im Dienste der Abgründe
Daniela Zeppilli erklärt, das Ziel war es, die Schönheit der abyssalen Kreaturen zu enthüllen, ähnlich wie Tara es für das Plankton getan hat. Deshalb haben sie Gilles Martin engagiert, einen talentierten Fotografen, der das unendlich Kleine mit einem künstlerischen Blick festhalten kann.
Gilles Martin fotografierte die Meiofauna, aber auch die Makrofauna, insbesondere Vielborsterwürmer, Krebstiere und Mollusken. Zunächst verewigte er die Arbeit der Forscherinnen an Bord der „Pourquoi pas?“. Seine Mission führte ihn dann dazu, auf unterschiedlichen Maßstäben zu arbeiten und eine ihm unbekannte Welt zu erkunden.
In seinem Studio in Tours verwendete er Ausrüstung, die der Größe der Tiere angepasst war: Balgengerät, Stereomikroskop und Zeiss-Optisches Mikroskop. Er ging auch zum IFREMER in Brest, um mit einem Elektronenstrahlmikroskop zu arbeiten, das Vergrößerungen von mehreren Millionen Mal ermöglicht.
Daniela Zeppilli erinnert sich an leidenschaftliche Debatten mit dem Fotografen, aber das Ergebnis ist da: wunderschöne Aufnahmen, die das Fenster zu einer unvorstellbaren Welt öffnen. Sie können seine Arbeiten auf seiner Website entdecken: https://www.gilles-martin.com.
Eine Ausstellung und ein Film, um die Geheimnisse der Abgründe zu teilen
Die Ausstellung „Geheimnisse der Abgründe“, produziert von Ifremer mit Bildern von Gilles Martin, wird beim Festival in Montier-en-Der präsentiert. Ein Film über die Mission AMIGO ist ebenfalls in Vorbereitung.
Dieser Artikel, ursprünglich von Isabelle Croizeau für die Printausgabe von PLONGEZ! geschrieben, wurde für das Web angepasst.
