Warum interessiert sich ein Naturwissenschaftler für Gletscher? Weil es da oben erstaunlich viel Leben gibt. Und dieses Leben erstaunlich schlecht erforscht ist. Dabei kann es womöglich viel erzählen über Zeiten, als die ganze Erde vereist und vergletschert war. Ein Team der EPFL bereitet eine grosse Expedition zu rund 200 Gletschern auf der ganzen Welt vor, um diese Forschungslücke zu schliessen.

Ein Forschungsteam der EPFL bereitet eine grosse Expedition zu rund 200 Gletschern auf der ganzen Welt vor. (Bilder: Basil Stücheli/ETH-Rat)

Es ist kalt hier oben auf gut 2300 Metern, zum Glück scheint die Sonne. Mitte November am Corbassière-Gletscher, es liegt bereits erster Schnee von diesem Jahr. Während sich das Team am Bach gleich unterhalb des Gletschertors einrichtet und die mitgebrachten Experimente aus den Koffern auspackt, sind Tom Battin und Hannes Peter ganz aus dem Häuschen, sie nehmen Steine aus dem Bach und zeigen sie herum. Was soll es da zu sehen geben, in diesem unwirtlichen, schon sehr winterlichen Hochgebirge? Sehr viel, das merkt auch der Laie rasch: Einige der Steine sind von einer grünlichen Schleimschicht überzogen, an manchen Stellen im Bach wuchert es wie Gandalfs Bart. Die Wassertemperatur? 0,01 Grad. Sonstiges Leben rundherum? Nicht viel auszumachen: einige Flechten auf den Steinen, an geschützten Stellen an den Hängen ein paar zähe Pflanzen. Viele Nährstoffe wird der Bach kaum aus dem Gletscherbett spülen. Aber für diese Mikroorganismen reicht es allemal. Hannes Peter ist Experte für Ökosysteme in Fliessgewässern, und er weiss: Es ist die beste Zeit für Biofilme. Nicht zu viel Strömung, dafür viel Licht, besser könnten die Bedingungen nicht sein.

Biofilme? Das hat nichts mit Tierfilmen zu tun, es handelt sich dabei um Lebensgemeinschaften von Mikroorganismen. Am ehesten kennt man das aus der Medizin, wo Biofilme oft problematisch sind, weil sie sich als sehr resistent erweisen. Schätzungen zufolge, gehen gegen 80 Prozent der chronischen Infektionen auf Biofilme zurück. Resistent zeigen sie sich auch hier oben, am Gletscher, wo sie eine perfekte Nische gefunden haben. «Biofilme gibt es seit 3,5 Milliarden Jahren, sie stellen eine sehr ursprüngliche und auch erfolgreiche Form des Lebens auf der Erde dar», erklärt Tom Battin, Professor an der EPFL und Leiter des «Stream Biofilm and Ecosystem Research Laboratory»

«Diese Forschung hat globale Bedeutung und passt hervorragend zum neuen Zentrum für den Wandel der alpinen und polaren Umwelt an der EPFL Wallis.» Martin Vetterli, Präsident EPFL

Vielleicht war es überhaupt der Beginn des Lebens, so wie wir es kennen: komplexere Lebensformen mit Organen, die eine Aufgabenteilung kennen. Mikroorganismen wurden irgendwann «sesshaft». Sie begannen, ein schleimiges Substrat zu bilden, in das sich in der Folge auch andere Arten einnisteten: Höheres Leben begann wohl als Mikroben-WG. Bald wurden aus den Gemeinschaften Megacities, mit tausenden von Taxa, die zum Beispiel im Stoffwechsel und in der Abwehr von Feinden ein Auskommen fanden. Battin nennt es eine «Soziomikrobiologie».

Die Biofilme hier oben sind die Basis von Bachökosystemen und gewissermassen der Anfang der Nahrungskette. «Es sind die Mikroorganismen, die wesentliche biochemische Prozesse in Bächen und Flüssen orchestrieren, und sie sind am wenigsten erforscht.» Vor allem hier oben, wo das Wasser herkommt. «Wir wissen inzwischen mehr über mikrobielles Leben in den Meerestiefen als über jenes in den Bächen, die das Dach unserer Erde drainieren», sagt Battin.

«Wir sind es zukünftigen Generationen schuldig, das mikrobielle Leben in diesen verschwindenden Ökosystemen besser zu verstehen.»

Das will er ändern. Deshalb hat er Michael Styllas engagiert, der normalerweise Expeditionen ins Hochgebirge führt und nun mit einer Schaufel Sedimente aus dem Bach holt. In den nächsten Jahren wird ein Team um Styllas die ganze Welt bereisen und gegen 200 Gletscherbäche in diversen geografischen Umgebungen untersuchen.

Battin glaubt, dass man hier oben in Schnee und Eis Überreste von uralten Ökosystemen findet. Womöglich haben sich diese kaum verändert. Battin und Peter hoffen, ein Core-Mikrobiom zu finden, der kleinste gemeinsame Nenner des Biofilm-Lebens. «Wir möchten wissen, welches genetische Repertoire diese Lebensgemeinschaften brauchen. So können wir verstehen, wie sie unter diesen Bedingungen überleben können.» Und das ist umso wichtiger, als sich diese Bedingungen im Moment rasant verändern. Wie kommt es zu stabilen Lebensgemeinschaften in einer Umwelt, die höchst instabil ist, gerade jetzt? Es wird ein Blick in die Vergangenheit sein, und gleichzeitig einer in die Zukunft: Wie passen sich diese Biofilme an den Klimawandel an?

Auf dem Corbassière-Gletscher geht es darum, die Handgriffe zu trainieren und das Material zu testen. Wer installiert sich wo am Bach, wie koordiniert man die Experimente? Alles läuft nach einem genauen Protokoll ab und muss zuverlässig funktionieren, ob nun die Sonne scheint oder ob es trüb und windig ist. Manche Experimente werden gleich am Bach gemacht, komplexere Analysen folgen später im Labor. Vor allem das exakte Sequenzieren erfolgt dort, denn die Forscher interessieren sich für die Metagenomik und Metatranskriptomik der Mikroben in den Biofilmen.