Endolithe

Als endolithisch wird die Lebensweise von Organismen im Inneren von Gesteinen bezeichnet (Endo-: innen, im Inneren; lithos: der Stein). Die endolithische Lebensweise findet man nur bei Mikroorganismen, also Bakterien, Archaeenund einigen Flechten, wobei letztere eine Symbiosezwischen Pilzen und Algen darstellen. Endolithe sind fast immer lithotroph, das heißt, sie gewinnen ihre zum Leben notwendige Energie aus der Umwandlung anorganischer Verbindungen. Solche Stoffe sind in der Regel Mineralien des besiedelten Gesteines, wie zum Beispiel Schwefel-, Eisen- und Manganverbindungen, in einzelnen Fällen aber auch Minerale von Uran, Arsen und andere. Große Bedeutung haben schwefeloxidierende Bakterien, denn Schwefel ist ein recht häufiges Element in der Erdkruste. Vor allem aber liegen die meisten Minerale als Schwefelverbindungen vor. Pyritist zum Beispiel ein häufiges Eisen-Schwefel-Mineral. Schwefeloxidierende Bakterien wie Acidithiobacillus ferrooxidans oxidierenunter aerobenBedingungen Schwefel zu Sulfatund reduzierendreiwertiges zu zweiwertigem Eisen. Diese Redoxreaktionliefert genug Energie zur Aufrechterhaltung der Lebensprozesse. Die lithotrophen Mikroorganismen konkurrieren dabei immer mit der spontan ablaufenden chemischen Reaktion. Sie verfügen jedoch über Enzyme, die diese Reaktion in der Zelle durch Herabsetzung der Aktivierungsenergieerheblich beschleunigen. Endolithe sind deshalb meist für schnellere Verwitterung und Korrosion verantwortlich.

Die umgewandelten Mineralien besitzen andere Löslichkeitseigenschaften als die ursprünglichen. Der oxidierte Schwefel zum Beispiel löst sich als Sulfat in Wasser und bildet Schweflige und Schwefelsäure. Die hierdurch bewirkte Absenkung des pH-Werteslöst wiederum andere Mineralien aus dem Gestein. Sickerwässer aus Bergbauhalden sind aus diesem Grunde oft stark versauert und mit gelösten Schwermetallenbelastet. Diesen Effekt macht man sich beim Bioleaching, einem speziellen Bergbauverfahren für geringwertige Erze zu Nutze.

Man hat aus den tiefsten Minen der Welt Bakterien und Archaeen isoliert und geht heute davon aus, dass die "tiefe Lithosphäre" ein weitgehend unerforschter Lebensraum der Erde ist und einen beträchtlichen Teil der Biomasse unseres Planeten in Form von Mikroorganismen enthält. Diese Mikroorganismen dürften in der Regel aber nur langsam wachsen, weil die zugrunde liegenden Redoxprozesse wenig Energie liefern. Das ungewöhnlichste an der lithotrophen Lebensweise endolithischer Organismen aber ist, dass sie die einzigen Organismen sind, die vollkommen ohne Sonnenenergie auskommen. Lithotrophe Einzeller sind meist auch in der Lage, autotroph zu wachsen, also Kohlendioxidaus ihrer Umgebung zu binden. Sie bauen organische Substanz also nur mit Hilfe chemischer Energie aus rein anorganischen Mineralien auf.

Es existieren aber auch phototropheendolithische Organismen. Dies ist kein Widerspruch, denn Sonnenlicht kann in bestimmte Gesteine bis zu mehrere Millimeter tief eindringen. Besonders Quarzkristalle wie etwa in Granit oder Sandstein ermöglichen eine Photosynthese im Inneren von Gesteinen. Die wichtigsten phototrophen endolithischen Organismen sind einige Flechten, aber auch Cyanobakterienwie Chroococcidiopsis.

Der Übergang von endolithisch lebenden Organismen zu Bodenorganismen ist oft fließend. Die Isolation und Charakterisierung endolithischer lithotropher Mikroorganismen ist schwierig, weil diese nur in geringen Zelldichten vorkommen, langsam wachsen und ganz bestimmte Anforderungen an ihre Umgebung haben, etwa hinsichtlich Temperatur, pH-Wert, Mineralzusammensetzung und Sauerstoffkonzentration.

Siehe auch

Extremophile

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