entdeckt 02/2015 - Uran, Plutonium & Co.

TITEL// DAS FORSCHUNGSMAGAZIN AUS DEM HZDR WWW.HZDR.DE 08 09 „Wir arbeiten dort mit Karsten Pedersen von der Chalmers- Universität im schwedischen Göteborg zusammen, der bereits seit den 1980er-Jahren Mikroorganismen im skandinavischen Granitgestein untersucht“, erklärt Evelyn Krawczyk-Bärsch. Bis in 500 Meter unter der Oberfläche ist der Mikrobiologe bereits fündig geworden. Derzeit sucht der schwedische Forscher in einem neuen Projekt auch im zukünftigen finnischen Endlager ONKALO. Genau wie seine Kollegen am HZDR isoliert Karsten Pedersen in den dort gewonnenen Proben zunächst einmal das Erbgut DNA, das sich in allen Organismen auf der Erde aus den gleichen Bausteinen zusammensetzt. Darin ermitteln die Forscher die Reihenfolge dieser Bausteine in der Erbeigen- schaft für einen 16S-RNA genannten Bestandteil der Riboso- men und damit der winzigen Protein-„Fabriken“ im Inneren von Bakterien und Archaeen. Diese Sequenzen vergleichen sie dann mit dem in Datenbanken gespeicherten 16S-RNA-Erbgut von Mikroorganismen, um das in der Probe vorhandene Leben zu identifizieren oder seine Verwandtschaftsverhältnisse einzugrenzen. Mikrokosmos im Endlager Karsten Pedersen hat mit dieser Methode längst einen ganzen Mikrokosmos von Organismen im Untergrund entdeckt. Bereits seit den 1990er-Jahren findet er in Äspö eine große Vielfalt des Lebens. Nicht viel anders sieht es im ONKALO- Tunnel aus, der 300 Kilometer nordwestlich der finnischen Hauptstadt Helsinki ab 2022 als Endlager für die abgebrannten Uran-Brennstäbe finnischer Kernkraftwerke dienen soll. Ähnlich erfolgreich sind seine Kollegen am HZDR. So fahndet Henry Moll gemeinsam mit seinen Schweizer Kollegen im Opalinus-Ton im Kanton Jura nach Mikroorganismen – und findet mit DNA-Analysen ebenfalls eine ganze Reihe verschie- dener Bakterien-Gruppen. Andrea Cherkouk wiederum nimmt die Mikroorganismen unter die Lupe, die zum Beispiel in den Salzstöcken des Endlagers „Waste Isolation Pilot Plant“ (WIPP) in New Mexico vorkommen. So hat ihre Doktorandin Miriam Bader dort gerade mit Julie Swanson vom Los Alamos National Laboratory untersucht, wie die normalerweise im Salz leben- den Archaeen mit radioaktiven Substanzen umgehen. Tot oder lebend? Mit den DNA-Analysen erhalten die Forscher einen Überblick über die Organismen im jeweiligen Gestein. Weil das Erbgut aber auch nach dem Tod eines Organismus unter bestimmten Umständen noch lange erhalten bleibt, erfahren die Wissen- schaftler damit erst einmal nur, dass die so identifizierten Bakterien oder Archaeen dort einmal gelebt haben müssen. Ob sie derzeit aber noch aktiv sind oder zumindest wieder zum Leben erweckt werden können, zeigt sich erst, wenn – wie an den Gesteinswänden von Äspö – Biofilme wachsen. Oder wenn diese Bakterien im Labor gezüchtet werden können. Genau das ist aber gar nicht so einfach. „Erst einmal wissen wir meist nicht, unter welchen Bedingungen die Mikroor- ganismen wachsen“, erklärt Andrea Cherkouk. Bei welchen Temperaturen fühlen sich die Bakterien oder Archaeen wohl, welche Celsiusgrade überstehen sie gerade noch? Wie sauer kann das Wasser sein, wie viel Salz darf es enthalten? Welche Nährstoffe brauchen die Mikroorganismen? Kooperieren die Winzlinge vielleicht mit anderen Lebewesen und spielen sich mit diesen gegenseitig die Bälle in Form lebensnotwendiger Substanzen zu, deren Herstellung sie unter sich aufteilen? Da die Forscher das Leben in der Tiefe bisher bestenfalls stich- FORSCHUNGSAUFENTHALT: Doktorandin Miriam Bader untersuchte im Carlsbad Environmental Monitoring and Research Center, einer Außenstelle des Los Alamos National Laboratory, die Wechselwirkungen von Mikro- organismen mit Radionukliden. Foto: Julie Swanson VORLIEBE: Halobacterium noricense DSM 15987, ein naher Verwandter eines im amerikanischen Endlager WIPP vor- kommenden Mikroorganismus, wächst hauptsächlich dort, wo hohe Salzkon- zentrationen zu finden sind.

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