En alle ondergrondse micro-organismen samen bevatten honderden keren meer koolstof dan alle mensen op aarde.

Het zijn zomaar enkele conclusies die een internationaal team van onderzoekers na meer dan tien jaar wetenschappelijk onderzoek kan trekken. Voor de studie werd op honderden plekken wereldwijd onderzoek gedaan. Men boorde tot wel 2,5 kilometer diep in zeebodems of verzamelde monsters in mijnen en meer dan 5 kilometer diepe boorgaten op het land.

Drie domeinen
In de monsters werden levensvormen uit alledrie de domeinen aangetroffen: de Bacteria, Archaea en Eukaryota. De twee eerstgenoemden domineren ondergronds. Het gaat om miljoenen verschillende typen (oer)bacteriën, waarvan een groot deel nog ontdekt of in ieder geval beschreven moet worden. Naar schatting leeft ongeveer 70% van de bacteriën op aarde onder de grond, zo stellen de onderzoekers. “Het verkennen van wat zich diep onder het oppervlak bevindt is vergelijkbaar met het verkennen van het Amazone-regenwoud,” stelt onderzoeker Mitch Sogin. “Er is overal leven te vinden en overal bevindt zich een overvloed aan onverwachte en ongebruikelijke organismen.”

Zombies
In veel gevallen ziet het leven van die ondergrondse micro-organismen er heel anders uit dan dat van microben boven het oppervlak. Sommige ondergrondse micro-organismen worden door de onderzoekers ook wel aangeduid als ‘zombies’, omdat ze nauwelijks lijken te leven. “Op veel plaatsen investeren ze de meeste energie in het simpelweg in stand houden van zichzelf en nauwelijks energie in groei,” aldus Lloyd. “Dat is een fascinerende manier van leven.” Ook gaat het leven ondergronds een stuk trager. Levenscycli spelen zich soms af op geologische tijdschalen.

Koolstof
De onderzoekers trekken op basis van hun studie ook conclusies over de hoeveelheid koolstof die ondergrondse micro-organismen herbergen. Naar schatting gaat het om zo’n 15 to 23 miljard ton. Oftewel 245 tot 385 keer meer dan alle mensen op aarde.

Koolstof is het element dat het vaakst voorkomt in levende wezens. Dat komt doordat het onderdeel uitmaakt van bijna alle moleculen die een cruciale rol spelen in biologische processen. Denk aan eiwitten, vetten en zelfs DNA.

“Weten hoe koolstof verspreid is en hoe levende organismen het gebruiken, is cruciaal voor ons begrip van de levenscycli en ons milieu,” vertelt onderzoeker Karen Lloyd. Zo speelt koolstof ook een cruciale rol in het proces van klimaatverandering. Een beter begrip van de wijze waarop ondergrondse micro-organismen de interactie met koolstof aangaan, kan dan ook zomaar leiden tot nieuwe manieren om de opwarming van de aarde te beperken. “Sommige van deze ondergrondse organismen stoten koolstof uit en anderen verzamelen het en zetten het bijvoorbeeld om in gesteente,” legt Lloyd uit.

Deze rondwormen – in een biofilm van micro-organismen – zijn op 1,4 kilometer diepte aangetroffen. Afbeelding: Gaetan Borgonie (Extreme Life Isyensya, Belgium).

Volume
Naar schatting heeft de diepe biosfeer een volume tussen de 2 en 2,3 miljard kubieke kilometer, zo stellen de onderzoekers verder. Dat is vergelijkbaar met ongeveer twee keer het volume van alle oceanen bij elkaar.

Het onderzoek roept natuurlijk de vraag op waar de grens ligt. Vanaf welke diepte, bij welke druk en bij welke temperatuur is geen leven meer mogelijk? Dat weten we op dit moment niet. Records worden continu verbroken. Ook is onduidelijk hoe leven zich ondergronds verspreidt en waarom bijvoorbeeld diep onder Zuid-Afrika dezelfde typen micro-organismen worden aangetroffen als onder de Verenigde Staten. En hoe planten deze ondergrondse microben zich voort en wat is hun belangrijkste energiebron? En hoe beïnvloeden ze het leven op het oppervlak? Ook interessant: is het leven op aarde ooit in de aardkorst of nabij hydrothermale bronnen ontstaan en vervolgens naar boven gereisd, waar het ook het oppervlak koloniseerde? Of ontstond het aan het oppervlak en koloniseerde het later het ondergrondse? Het zijn zomaar enkele vragen waar onderzoekers in de nabije toekomst een antwoord op hopen te vinden. Hierdoor krijgen we een beter beeld van hoe onze planeet werkt en hopelijk ook meer inzicht in hoe het leven op aarde is ontstaan. Daarnaast kan het onderzoek ook implicaties hebben voor de zoektocht naar buitenaards leven. “Meer kennis over het leven onder het oppervlak leidt tot nieuwe inzichten omtrent planetaire leefbaarheid en geeft een beter begrip van hoe het leven op onze planeet is ontstaan en of er leven mogelijk is onder het oppervlak van Mars en andere hemellichamen,” aldus onderzoeker Fumio Inagaki.