Gesundheit : In den Wolken zu Hause

Es gibt Bakterien, die mit Wassertröpfchen um den Globus reisen – und sich trotz eisiger Kälte hoch oben in der Atmosphäre vermehren

Thomas de Padova

„Und über uns im schönen Sommerhimmel

War eine Wolke, die ich lange sah

Sie war sehr weiß und ungeheuer oben

Und als ich aufsah, war sie nicht mehr da“

(Bertolt Brecht)

Die Wolken kommen und gehen in diesen Tagen. Manche sind Unwetterboten, die sich nach langer Reise krachend entladen. Andere, die Schönwetterwolken, plustern sich gegen Mittag auf, verweilen ein paar Stunden am Himmel und verschwinden am Nachmittag wieder. Sie bezeugen, wie viel verdunstetes Wasser mit der aufgeheizten Luft nach oben steigt.

Aber nicht bloß Feuchtigkeit gelangt in die Atmosphäre, sondern auch kleine Lebewesen. Forscher der Universität Innsbruck haben herausgefunden, dass Bakterien und Sporen mit den Wolken um die Erde reisen. Die Mikroben überleben nicht nur in den Wolken, sie können sich sogar darin vermehren.

Eine Fortpflanzung unter Extrembedingungen. Wer einmal während einer Flugreise auf die eingeblendete Temperaturanzeige schaut, der kommt schnell zu der Einsicht, dass Wolken keine warmen, kuscheligen Nester sind. Bereits in 5000 Metern Höhe herrschen im Mittel lausige minus 20 Grad Celsius. Dort befinden sich etwa die bauschigen, weißgrauen „Altokumuluswolken“, in denen es eisig-kalt ist. Noch ein Wolkenstockwerk darüber gibt es trotz des sinkenden Luftdrucks gar keine Wassertröpfchen mehr, sondern nur noch Eiskristalle. Hier, mehr als 7000 Meter über dem Boden, liegen die milchig-weißen Zirruswolken.

Für viele Bakterien sind die tiefen Temperaturen der Atmosphäre nicht tödlich. Die Mikroorganismen stellen in der Kälte einfach ihren Stoffwechsel ein. Sie fallen in einen Winterschlaf. Aus der Antarktis sind zudem Mikroben bekannt, die noch bei minus 15 Grad Celsius wachsen und sich fortpflanzen. Sie schützen sich mit einer Art Frostschutzmittel vor der Kältestarre: etwa mit alkoholischen Substanzen, die sie selbst erzeugen oder in ihrer Umgebung finden.

Mikrobenfang auf dem Sonnblick

So auch in den Wolkentröpfchen. Birgit Sattler und ihre Kollegen von der Universität Innsbruck haben einen ersten Einblick in das wolkige Dasein der Mikroben erhascht. Auf dem österreichischen Observatorium Sonnblick in 3100 Metern Höhe haben sie das Kondenswasser von Wolken eingefangen und analysiert. Sie fanden etwa 1500 Bakterien pro Milliliter Wolkentröpfchen.

„Das klingt viel“, sagt die Mikrobiologin. Aber verglichen mit den Ozeanen, wo sich in einem Milliliter Wasser Millionen Mikroorganismen tummeln, sind Wolken offenbar doch ziemlich ungastlich. Die Forscher aber wundern sich darüber, dass es darin überhaupt so viele Lebewesen gibt.

Die Bakterien und Sporen werden vor allem vom Wind in die Atmosphäre getragen. Zum Beispiel dann, wenn ein Sturm über eine Wasseroberfläche fegt. Mit der Gischt spritzen sie in die Luft und setzen ihren Flug auf kleinen Partikeln fort, auf Flüssigkeitströpfchen oder Staubteilchen.

Birgit Sattler hat festgestellt, dass viele Bakterien in den Wolkentröpfchen auf feinen Rußpartikeln sitzen, den Überresten von Verbrennungsprozessen. Der Ruß enthält Kohlenwasserstoffe wie die Alkane, die den Bakterien als Nährstoffquelle dienen. Daran können sich die Mikroorganismen erst einmal satt essen.

Die mitunter hohe Nährstoffkonzentration in den Tröpfchen ist für das Überleben bei niedrigen Temperaturen von großer Bedeutung. Und für die Reproduktion. In den Wolken pflanzen sich manche Bakterien jedenfalls schneller fort als in vergleichbar kalten Regionen der Antarktis, haben die Innsbrucker Biologen mit Hilfe radiochemischer Analyseverfahren herausgefunden.

Die Erde unterm Schleier

Die Wolken könnten damit einen eigenen Lebensraum für Mikroorganismen darstellen. Ein riesiges Habitat, wenn man in Betracht zieht, dass im Schnitt etwa die Hälfte der Erdkugel in Wolken gehüllt ist.

Wie weit sich ihr Lebensraum erstreckt, ist allerdings noch völlig ungeklärt. Chandra Wickramasinghe vom Cardiff Zentrum für Astrobiologie hat mit Hilfe eines Ballons Bakterien weit über den Wolken in 41 Kilometern Höhe eingefangen. Einige Forscher zweifeln dies an. Aber für Wissenschaftler der amerikanischen Weltraumbehörde Nasa sind die Wolkenbewohner mittlerweile Grund genug, unsere Atmosphäre systematisch mit Spezialflugzeugen zu erforschen. Und falls der Forschungsantrag von David Grinspoon vom Southwest Forschungsinstitut in San Antonio im kommenden Monat bewilligt werden sollte, sind auch Birgit Sattler und ihre Kollegen von der Uni Innsbruck mit an Bord.

Dann wird es vor allem darum gehen zu klären, welche Mikrobenarten in den Wolken leben. Vielleicht sind es besonders kälteresistente Bakterien, womöglich gibt es sogar Arten, die ausschließlich in den Wolken zu finden sind.

Das wäre insbesondere für die Nasa-Experten interessant, die nach Lebewesen auf fremden Himmelskörpern suchen. Denn einige der Planeten und Monde unseres Sonnensystems sind in eine mehr oder weniger dichte Atmosphäre gehüllt, etwa die Venus, aber auch der Saturnmond Titan.

Doch ob es tatsächlich Lebewesen gibt, die ausschließlich die Atmosphäre bewohnen, ist fraglich. Viel wahrscheinlicher erscheint es den meisten Forschern, dass auf der Erde und im Wasser lebende Bakterien und Sporen nur zufällig in wolkige Höhen gelangen. „Ich glaube nicht, dass es sich dabei um eine Strategie der Bakterien handelt“, sagt Birgit Sattler. „Sie haben eigentlich genügend Möglichkeiten, sich zu verbreiten.“

Der Flug durch die Atmosphäre stellt andererseits einen der effektivsten Transportmechanismen überhaupt dar. Erst im Mai haben Nasa-Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters" berichtet, dass Staubteilchen um den ganzen Globus getragen werden können. Sie hatten Staub, der bei einem Sandsturm in Westchina aufgewirbelt worden und anschließend über den Pazifik, Nordamerika und den Atlantik gewandert war, in den französischen Alpen wiedergefunden.

Auf dem Staub reisen auch Bakterien mit. In den trockensten und kältesten Gegenden der Antarktis haben Wissenschaftler Mikroorganismen gefunden, die normalerweise in völlig anderen Regionen der Erde beheimatet sind. Vielleicht haben wir es nicht zuletzt den Wolken zu verdanken, dass unser Globus bis in die hinterste Ecke hinein besiedelt ist.

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