Havets skorstene

Det var i den sidste time på den sidste dag. Forskningsskibet G. O. Sars gjorde så småt klar til at sætte kursen hjemad, da forskerne fra Bergens Universitet en sidste gang lod deres lille fjernstyrede ubåd synke ned i det iskolde hav for at sende billeder tilbage til en computerskærm.

Skib og forskere befandt sig nordøst for den norske ø Jan Mayen i det arktiske hav, og geomikrobiolog Ingunn Thorseth genkalder sig den famøse dag i juli, hvor ekspeditionens 13. og absolut heldigste dyk fandt sted:

»Pludselig så vi dem. Seks-syv meter høje skorstene, der spyede gråhvidt røglignende varmt vand ud. Der var mellem 30 og 40 af dem, og de spredte sig ud over et kæmpe område på den undersøiske arktiske højderyg. Og alligevel var det et lille bitte område i forhold til resten af højderyggen – at lede efter sådanne "white smokers" og "black smokers" på havbunden er som at lede efter den berømte nål i høstakken, og vi var virkelig heldige!«

Havets skorstene. I dybhavet findes sprækker, hvor havvand komme i kontakt med skoldhed magma, og hvor der fra Jordens indre bringes en mængde mineralske stoffer til aflejring på havbunden. [fotos: University of Delaware Illustration: University of Delaware

]

Rundt omkring skorstenene smøg søanemoner, rejer og dybhavsedderkopper sig i en mørkedans, som mere mindede om en scene fra et eventyr end fra virkelighedens verden, og derfor har området fået navnet Soria Moria efter et norsk eventyrslot.

Bergen-forskerne havde fundet et undersøisk område med såkaldte white smokers – undersøiske skorstene, hvor havvand via sprækker kan trænge dybt ned under havbundens overflade og cirkulere rundt i den skoldhede magma for siden at løbe tilbage til havbundens overflade og ud i det omgivende havvand. Med sig fra Jordens indre bringer havvandet store mængder mineralske stoffer som f.eks. svovl, der aflejres på havbunden. Aflejringen sker ligesom, når lava aflejres på en vulkans sider, og dermed dannes de karakteristiske meterhøje skorstene, som Ingunn Thorseth og hendes kolleger nu har fundet i det arktiske hav.

De nyopdagede skorstene er white smokers og altså ikke black smokers. Forskellen ligger i hvor varmt vand, en "smoker" spyr ud: En white smoker holder sig under 300 grader, mens en black smoker kan levere vand, der er varmere end 300 grader.

Når der ses bort fra et lille område ved Island, er det første gang, at sådanne aktivt rygende skorstene er fundet i Arktis, men det er langtfra det første fund i verden – og dermed har havforskerne fået et hint om, at de mystiske skorstene måske slet ikke er så usædvanlige og sjældne, som man ellers udråbte dem til at være, da de første eksemplarer blev opdaget ud for Galapagos øerne i Stillehavet for 27 år siden.

Bizzare livsformer

Havforskerne er ikke de eneste, der interesserer sig for de rygende skorstene på havbunden: Også bioteknologiske firmaer følger nøje med i udforskningen, for i og rundt om skorstenene lever næsten altid et sandt virvar af bizarre livsformer, der besidder overlevels esevner langt udover, hvad de fleste vil mene muligt. Kogende vand, flere hundrede meters tryk og giftige svovlmiljøer er nogle af de leveforhold, som en række mikroorganismer boltrer sig i ved skorstenene.

Livsformer, der kan klare sig i ekstreme miljøer – de såkaldt extremofile livsformer – er særdeles interessante i bioteknologien, fortæller mikrobiolog Gudmundur Hreggvidsson fra det islandske firma Prokaria, der arbejder med at finde og forfine ekstreme biologiske egenskaber til industrielt brug.

»Mange af de bakterier og archaea (bakterielignende organismer, red.), der lever ved de undersøiske skorstene, lever i op til 100 grader varmt vand, faktisk endnu varmere nogle gange. Sådan en bakterie er interessant for industrien, fordi den kan tåle de høje varmegrader, som industrien ofte bruger. En bakterie er en organisk organisme, og derfor er den også mere miljørigtig at arbejde med i industrielle processer end kemiske stoffer,« forklarer Gudmundur Hreggvidsson.

Han nævner Pyrococcus furiosus som et eksempel på en organisme, der lever ved de undersøiske skorstene, og som er et udbredt værktøj i bioteknologien i dag.

For små 20 år siden blev Pyrococcus furiosus opdaget i et undersøisk miljø ud for den italienske ø Vulcano, og siden er den fundet i mange andre skorstensmiljøer rundt om i verdens­havene. Den er blevet til lidt af en laboratoriestjerne, fordi den kan producere ekstremt varmetålende enzymer, der f.eks. kan nedbryde proteiner og kulhydrater. Enzymerne fra Pyrococcus f. hedder Pfu polymerase, og de har assisteret videnskaben i så forskellige opgaver som at lede efter arvelige sygdomme og analysere dna spor fra gerningssteder samt kortlægge den menneskelige arvemasse.

Blot fem procent af de mikroskopiske bakterie- og archaea-arter på Jorden er kendt af videnskaben i dag, og forholdet er nogenlunde det samme for de mikroorganismer, der lever ved de undersøiske skorstene.

»Vi har foreløbig samlet ca. 4.000 mikroorganismeprøver i Prokaria. En tredjedel af dem stammer fra undersøiske skorstene, og langt de fleste er bakterier og archaea. Nogle forsøger vi at dyrke, mens andre blot får deres dna analyseret. Fælles for dem alle er, at det tager mange år, og at det er meget omkostningsfuldt at udvikle et enzym til industrien«, siger Gudmundur Hreggvidsson.

Pyrococcus furiosus er blot en af de mange organismer, der lever i de bizarre små selvstændige undersøiske verdener, som nu også er fundet på 600 meters dybde i Soria Moria i Arktis.

Disse små verdener opstår, når havvand får mulighed for at trænge gennem sprækker og revner i havbunden og videre dybt ned under havbunden.

»Her samler vandet mineralske stoffer op og fører dem med tilbage til havbundens overflade, hvor de frigives til det omgivende havvand. De mineralske stoffer tiltrækker bakterier og archaea, som lever af stofferne – der findes f.eks. archaea, som bruger svovl som næring. Bakterierne giver næring til større dyr som f.eks. tubeorm, rejer og muslinger og sådan opstår det lille økosystem,« forklarer Ingunn Thorseth og tilføjer, at det næringsrige vand fra Soria Morias skorstene er ca. 260 grader varmt, når det rammer det omgivende havvand.

Næringstoffet jern

De varmetolerante bakterier, der sidder på og inde i Soria Morias skorstene, lever primært af sulfider og jern. Netop jernelskende bakterier var med til at lede Ingunn Thorseth og hendes kolleger på sporet af Soria Moria.

I første omgang var det nemlig de jernelskende bakteriers efterladenskaber, der fangede forskernes opmærksomhed:

»Fra en ekspedition i 2001 vidste vi, at der lå en masse rust på havbunden i området. Rust er som bekendt resultatet af mødet mellem jern og ilt, og eftersom vi fandt enorme mængder rust, må der også have været enorme mængder jern. Vi fandt ud af cirkulerende havvand havde bragt jern op fra Jordens indre, og det bliver til rust, når det møder ilten i havvandet. Men det er ikke kun ilt, som møder jernet, når det kommer op: Måtter af bakterier sidder klar til at snuppe jernet, inden det går i forbindelse med ilten. Disse bakterier spiser jern, som vi andre spiser brød. Derfor fandt vi enorme, metertykke aflejringer af rust og bakterier på havbunden, og det var et tegn på, at lignende udledninger måtte findes i nærheden. Det var de udledninger, vi fandt i Soria Moria,« beretter en stolt Ingunn Thorseth.

Massevis af bakterieprøver er nu fragtet tilbage til universitetet i Bergen, og nu gælder det om at definere de mange mikroorganismearter: Er der tale om nye eller kendte arter?

»Vi er interesseret i, om organismerne er de samme som dem, vi finder ved undersøiske skorstene andre steder i verden. Der kan være flere tusinde kilometer mellem disse miljøer, og alligevel ser vi ofte de samme arter. Jeg vil gerne vide, om arterne ved Soria Moria er de samme arter som dem, der findes længere sydpå på den midtatlantiske højderyg. Midt mellem dem og Soria Moria ligger nemlig Island som en prop. Spørgsmålet er, om arterne har været i stand til at vandre uden om Island og finde vej fra det ene miljø til det andet – eller om Islands blokerende tilstedeværelse har forhindret en sådan spredning, så de to miljøer har udviklet hver sin artsbestand,« slutter Ingunn Thorseth.

Hun er ikke i tvivl om, at mange flere undersøiske skorstensmiljøer venter på at blive fundet. Og statistikken taler da også for det: Verdens have dækker 70 pct. af klodens overflade, den gennemsnitlige dybde er 3.720 m, og langt størstedelen af disse vandmasser har endnu aldrig haft besøg af et par menneskeøjne. Faktisk har der været flere mennesker i rummet end i dybhavet.