Köln (Deutschland) – Die Böden einer der trockensten Regionen der Erde beherbergen offenbar deutlich mehr Leben als bislang angenommen: Mikroskopisch kleine Fadenwürmer – sogenannte Nematoden – bilden an einem der trockensten Orte der Erde, der chilenischen Atacama-Wüste, stabile und überraschend vielfältige Lebensgemeinschaften.
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Die Atacama gilt als eine der extremsten Landschaften unseres Planeten. In vielen Regionen fällt über Jahre hinweg praktisch kein Niederschlag. Hinzu kommen stark salzhaltige Böden, intensive UV-Strahlung und große Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht. Aufgrund dieser Bedingungen wird die Wüste häufig mit den sogenannten Polarwüsten verglichen.
Wied das Team um Laura Villegas von der Universität Köln aktuell im Fachjournal „Nature Communications“ (DOI: 10.1038/s41467-025-67117-5) berichtet, ist die Entdeckung umso bemerkenswerter, das selbst unter diesen harschen Bedingungen nicht nur eine einzlene, sondern zahlreiche Nematodenarten existieren. Das erlaubt nun neue Einblicke in die Frage, wie sich biologische Vielfalt entlang von Umweltgradienten entwickelt.
Schlüsselrolle winziger Bodenorganismen
Nematoden gehören zu den häufigsten und artenreichsten tierischen Organismen in Böden weltweit. Obwohl sie nur wenige Millimeter groß sind, erfüllen sie zentrale Funktionen im Ökosystem. Sie regulieren Bakterienpopulationen, tragen zur Zersetzung organischer Substanz bei und spielen eine wichtige Rolle im Nährstoffkreislauf. Darüber hinaus gelten sie als wichtige Indikatoren für die Gesundheit von Böden. Veränderungen in der Zusammensetzung von Nematoden-Gemeinschaften können Hinweise darauf liefern, wie stabil oder gestört ein Ökosystem ist. Gleichzeitig sind diese Fadenwürmer extrem anpassungsfähig. Sie kommen nicht nur in gewöhnlichen Böden vor, sondern auch in arktischen Regionen, in Tiefseesedimenten oder in stark salzhaltigen Lebensräumen. Genau diese Widerstandsfähigkeit macht sie zu idealen Modellorganismen für die Untersuchung von Lebensstrategien unter extremen Umweltbedingungen.
Die aktuelle Studie untersuchte insbesondere, welche Umweltfaktoren bestimmen, wo bestimmte Arten vorkommen und wie sich ihre Populationen an unterschiedliche Bedingungen anpassen.
Forschung an der Grenze des Lebens
Die Arbeiten sind Teil eines langfristigen Forschungsprojekts zur Evolution unter extrem trockenen Bedingungen. Für die aktuelle Untersuchung analysierten die Wissenschaftler sechs verschiedene Regionen innerhalb der Atacama-Wüste. Diese Gebiete unterscheiden sich deutlich hinsichtlich Höhe, Temperatur, Niederschlag und Salzgehalt der Böden.
Einige der untersuchten Standorte lagen in höheren Gebirgslagen mit vergleichsweise mehr Feuchtigkeit und Vegetation. Andere befanden sich in extrem salzhaltigen Landschaften mit intensiver UV-Strahlung. Zusätzlich untersuchten die Forscher sogenannte Nebeloasen. In diesen seltenen Zonen ermöglicht Feuchtigkeit aus Küstennebel überraschend üppiges Pflanzenwachstum.
Die Forscher entnahmen Bodenproben aus Sanddünen, Salzflächen, ausgetrockneten Flussbetten sowie aus Gebirgsregionen. Anschließend analysierten sie die darin enthaltenen Nematodenarten sowie deren Populationsstruktur und Fortpflanzungsstrategien.
Dabei zeigte sich, dass die Verteilung der Arten eng mit Umweltfaktoren wie Höhenlage, Temperatur und Niederschlag zusammenhängt.
Ungewöhnliche Fortpflanzungsstrategien als Überlebensvorteil
Besonders auffällig war ein Zusammenhang zwischen extremen Umweltbedingungen und der Art der Fortpflanzung. In höher gelegenen Regionen der Wüste stellten die Forscher fest, dass sich viele Nematodenarten ungeschlechtlich vermehren.
Diese Form der Fortpflanzung – die sogenannte Parthenogenese – ermöglicht es den Organismen, Nachkommen ohne Befruchtung zu erzeugen. Wissenschaftler hatten schon länger vermutet, dass diese Strategie in extremen Lebensräumen Vorteile bieten könnte, etwa wenn Partner selten sind oder Umweltbedingungen eine schnelle Vermehrung begünstigen.
Die neuen Ergebnisse liefern nun deutliche Hinweise darauf, dass diese Annahme zutreffen könnte. Besonders in Regionen mit besonders harschen Umweltbedingungen scheint die ungeschlechtliche Fortpflanzung häufiger aufzutreten.
Auch die Artenvielfalt selbst folgt klaren Umweltmustern. Gebiete mit etwas mehr Niederschlag wiesen eine deutlich größere Vielfalt an Nematodenarten auf. Gleichzeitig beeinflussten Temperaturunterschiede, welche Arten in bestimmten Regionen überhaupt überleben konnten.
Hinweise auf fragile Ökosysteme
Die Ergebnisse zeigen, dass selbst extrem trockene Landschaften funktionierende Bodenökosysteme beherbergen können. Gleichzeitig deuten die Daten darauf hin, dass diese Systeme teilweise empfindlich auf Veränderungen reagieren könnten.
In einigen der untersuchten Regionen fanden die Wissenschaftler stark vereinfachte Nahrungsnetze. Solche Strukturen gelten häufig als Hinweis darauf, dass ein Ökosystem bereits geschädigt ist oder nur über begrenzte ökologische Stabilität verfügt.
Gerade vor dem Hintergrund zunehmender globaler Trockenheit gewinnen diese Erkenntnisse an Bedeutung. In vielen Regionen der Erde breiten sich aride Bedingungen zunehmend aus. Ein besseres Verständnis darüber, wie Organismen unter extremen Umweltbedingungen überleben und welche Faktoren ihre Verbreitung bestimmen, könnte helfen, die ökologischen Folgen des Klimawandels genauer einzuschätzen.
Zugleich zeigt die Studie, dass grundlegende ökologische Muster – etwa der Einfluss von Niederschlag oder Höhenlage – selbst unter extremen Umweltbedingungen bestehen bleiben und sich sogar auf genetischer Ebene nachweisen lassen. Damit liefert die Untersuchung wichtige neue Hinweise darauf, wie sich Biodiversität selbst an den äußersten Grenzen lebensfreundlicher Umweltbedingungen entwickeln kann.
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Recherchequelle: Universität Köln
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