Eis-Diatomeen sind winzige einzellige Algen, bei denen erstmals Bewegung bei extrem niedrigen Temperaturen von −15 °C beobachtet wurde. Das ist ein Rekord für eukaryotische Zellen, also Zellen, aus denen Tiere, Pflanzen und Pilze bestehen. Sie besitzen einen zentralen Zellkern, der von einer Membran umgeben ist, und unterscheiden sich dadurch von Bakterien.
Diatomeen kommen in allen Ozeanen und Süßwasserregionen der Welt vor und spielen als Primärproduzenten eine zentrale Rolle in aquatischen Nahrungsketten. In polaren Regionen sind Eis-Diatomeen besonders wichtig, da sie unter dem Eis wichtige Nahrungsgrundlagen liefern und zu Frühjahrsblüten beitragen, die das Ökosystem mit Energie versorgen.
Die in PNAS veröffentlichte Studie unter Leitung von Forschern der Stanford University zeigt, dass diese arktischen Diatomeen mehr können, als nur im Eis zu überleben. Sie gleiten über die Oberfläche und nutzen dafür eine dünne, klebrige Schicht sowie winzige molekulare Motoren, ähnlich den Proteinen, die menschliche Muskeln bewegen. Die Schicht wirkt wie ein Seil, das den Diatomeen hilft, sich selbst bei extrem niedrigen Temperaturen vorwärts zu ziehen. Verwandte Diatomeen aus wärmeren Gewässern können sich auf Eis nicht bewegen, da sie nicht ausreichend daran haften.
Für die Studie sammelten die Forschenden Eiskerne aus der Tschuktschensee nördlich der Beringstraße zwischen Alaska und Sibirien und beobachteten die Diatomeen direkt im Eis mit einem Mikroskop an Bord des Forschungsschiffs. Im Labor rekonstruierten sie die natürliche Umgebung mit dünnen Eisschichten und Mikrokänalen und zeigten, dass die Diatomeen auch unter extremen Kältebedingungen beweglich bleiben.
Im Vergleich zu verwandten Diatomeen aus wärmeren Gewässern bewegten sich die arktischen Diatomeen schneller, was auf einen evolutionären Vorteil in ihrer rauen Umgebung hindeutet. Wie ihre molekularen Motoren bei unter null Grad weiter funktionieren, bleibt eine offene Frage für zukünftige Forschung.
Diese Entdeckung unterstreicht die bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit mikroskopischen Lebens in extremen Umgebungen und liefert neue Einblicke, wie Diatomeen sich im Eis bewegen und polare Ökosysteme sowie den globalen Kohlenstoffkreislauf beeinflussen.
Léa Zinsli, PolarJournal