Het leven floreert op bijna 10.000 meter diepte in de Kamtsjatka Zee.

De zeeën rond het schiereiland Kamtsjatka herbergen twee van de diepste en langste zeetroggen ter wereld. Ze vormen de orografische uitdrukking van de platentektoniek achter de krachtige aardbeving die zich afgelopen woensdag in het uiterste oosten van Rusland heeft voorgedaan. Een wetenschappelijke missie heeft nu ontdekt dat ze ook de diepste ecosystemen op aarde herbergen. De resultaten van zo'n dertig duikvluchten, die afgelopen woensdag in Nature zijn gepubliceerd , laten zien hoe verschillende complexe levende wezens leven in een omgeving die rijk is aan methaan en waterstofsulfide, arm aan zuurstof en, uiteraard, waar geen lichtstraal doorheen komt.

Voor de kust van Kamtsjatka, ver op zee, ligt de Koerilen-Kamtsjatka Trog, een 2100 kilometer lange kloof die zich vanuit Japan naar het zuiden uitstrekt. De kloof vormt een hoek van bijna 45° en komt samen met het westelijke deel van de Aleoeten Trog, die zich vanuit Alaska uitstrekt en een spleet in de aarde vormt die zich over nog eens 2900 km uitstrekt. Hier zijn enkele van de diepste gebieden ter wereld, na de Zeemeermindiepte in de Marianentrog .

De oorsprong ervan ligt in het feit dat in dit gebied tot wel zes verschillende tektonische platen elkaar ontmoeten. De Koerilen-Kamtsjatkatrog is bijvoorbeeld het resultaat van de botsing van de Pacifische Plaat met de Ochotskplaat onder de noordelijke druk van de Noord-Amerikaanse Plaat. Deze subductie zou de oorzaak zijn van de aardbeving met een kracht van 8,8 afgelopen woensdag. Deze dynamiek creëert gaten in de aardkorst die tot wel 9578 meter diep reiken. Daar beneden, zonder licht of zuurstof, zou je geen leven verwachten, maar ze hebben ontdekt dat het bestaat; en het is zeer complex, overvloedig en divers.

"We hebben weekdieren en sibogliniden gevonden op een breed dieptebereik", zegt onderzoeker Vladimir Mordukhovich van het AV Zhirmunsky Nationaal Wetenschappelijk Centrum voor Mariene Biologie (Rusland) en medeauteur van de studie die in Nature in een e-mail is gepubliceerd. Sibogliniden zijn weinig bekende dieren die in buisjes op de zeebodem leven. Ze werden gevonden in de zogenaamde Zoete Wintervallei – het grootste deel van de twee troggen was tot nu toe nog nooit verkend en heeft geen naam – op een diepte van 9533 meter. In een ander gebied, dat de onderzoekers het Katoenveld hebben genoemd vanwege hun opvallende gelijkenis, vonden ze een nog grotere concentratie (9566 meter) van deze wezens met tot wel 5813 sibogliniden per vierkante meter.

Op iets grotere hoogte registreerden ze verschillende soorten tweekleppigen die op witte mosselen zouden lijken, ware het niet dat mosselen op 8764 meter onder zeeniveau niet voorkomen. Bovendien zijn deze nieuw ontdekte wezens chemosymbiotroof: "Ze ontvangen organische koolstof van symbiotische micro-organismen die methaan kunnen assimileren of gereduceerde verbindingen, met name zwavel, kunnen gebruiken", legt Mordukhovich uit. Ze vonden ook verschillende soorten buikpotigen en, veel hogerop, de eerste diepzeevissen.

Megan Du, van het Institute of Deep-Sea Science and Engineering (IDSSE) van de Chinese Academie van Wetenschappen en eerste auteur van het onderzoek, legt uit hoe deze wezens overleven dankzij de werking van andere microscopische organismen: "De symbiotische microben in deze dieren gebruiken de energie die wordt verkregen door de oxidatie van waterstofsulfide of methaan om organische verbindingen te synthetiseren", legt Du uit. CO₂ bereikt de zeebodem in de vorm van organisch materiaal. "Het methaan in sedimenten is het resultaat van microbiële reductie van CO₂ afkomstig van sedimentair organisch materiaal, terwijl waterstofsulfide ontstaat door de oxidatie van methaan en de reductie van sulfaten", legt de onderzoeker uit.

Dit zijn dus ecosystemen gebaseerd op methanogenese, de diepste die tot nu toe zijn gevonden. Dit werk is gebaseerd op 30 duiken van de Fendouzhe , de IDSSE-onderzeeër en een symbool van China's opkomende oceaanexploratie. Maar dat betekent dat ze slechts een paar kilometer hebben verkend van de meer dan 5000 kilometer die de twee troggen samen beslaan. Onderzoekers denken dat er daar beneden veel meer leven moet zijn, veel meer chemosynthetische fauna die erin is geslaagd te gedijen onder zulke extreme omstandigheden.

Leven in de ‘doodszone’

De ontdekking heeft belangrijke implicaties voor ons begrip van de diepe koolstofcyclus. Isotopenanalyses geven aan dat methaan in deze omgevingen wordt geproduceerd door microbiële activiteit diep in sedimentaire lagen, die aanzienlijke hoeveelheden van het element zouden kunnen vastleggen en methaanafzettingen zouden kunnen vormen, mogelijk in de vorm van gashydraten. Een nota van de Chinese Academie van Wetenschappen stelt dat deze bevinding de conventionele opvatting ter discussie stelt dat de diepste oceaanecosystemen voornamelijk in stand worden gehouden door deeltjesvormig organisch materiaal afkomstig van het oppervlak. De nieuwe resultaten suggereren daarentegen dat ze mogelijk in stand worden gehouden door "een koolstofbron uit de diepe ondergrond", aldus de nota.

Professor Douglas Bartlett van het Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego (VS), beschouwt dit werk als "schokkend". Hij betoogt: "Omdat het verslag doet van een enorme verspreiding - over 2500 km! - van chemosynthetische gemeenschappen in de Koerilen-Kamtsjatkatrog, een van de minst bestudeerde troggen op aarde, en omdat de gemeenschappen zeer diep zijn gebleken." Bartlett, een microbioloog, nam deel aan de Deepsea Challenge -missie , die filmregisseur en oceanograaf James Cameron in maart 2012 naar het derde diepste punt op aarde bracht - de Mermaid Deep, in de Marianen. Daar vonden ze sporen van bacteriële matten. Maar niets zoals de ecosystemen die nu worden gevonden, die leven in de hadale diepten. Deze term om te verwijzen naar de diepste mariene ecosystemen komt van het Franse hadal , zone van de dood, wat verwijst naar de Griekse god van de onderwereld, Hades.

"Ze hebben robuuste geochemische en isotopische gegevens verzameld die de wijdverspreide aanwezigheid ondersteunen van methaanproducerende microben en microben die in staat zijn tot anaërobe [bij afwezigheid van zuurstof] methaanoxidatie in syntrofische associatie [die zich voeden met het metabolisme van andere organismen] met sulfaatreducerende bacteriën", merkt Bartlett op. Deze specifieke vorm van methanogenese is zeer relevant voor de Amerikaanse wetenschapper, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek: "Het artikel wijst ook op de verschillende fasen van methaan die aanwezig zijn op hadale diepte en stelt dat hadale koude-emanaties zich kunnen vormen via een ander mechanisme dan die op geringere diepte." Indien bevestigd, zouden we dan kijken naar een alternatieve manier om leven in stand te houden in wat etymologisch "de zone des doods" wordt genoemd.