Umbruch in der Vulkanologie: Island bestätigt, dass Mikroben Lava besiedeln, sobald sie erstarrt ist.

Für Jahrzehnte stellten sich viele Geologinnen und Geologen neue Lavafelder als karge Narben vor, die erst nach Jahren der Verwitterung wieder von Leben erobert werden. Eine Reihe von Nahbeobachtungen in Island deutet nun auf etwas ganz anderes hin: Mikroben kommen fast sofort an – und sie kommen nicht nur an, sie legen los.

Mikroben ziehen innerhalb von Stunden ein, nicht in Jahren

Die neue Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Communications Biology, konzentriert sich auf das Vulkansystem Fagradalsfjall auf der Reykjanes-Halbinsel in Island. Ausbrüche zwischen 2021 und 2023 erzeugten frische Basaltströme, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler praktisch vom Moment des Abkühlens an verfolgen konnten.

Die Forschenden beprobten die Lavaoberflächen wiederholt sowie Aerosole in der Luft und nahegelegenes Regenwasser. Anschließend sequenzierten sie die DNA aus diesen Proben, um nachzuverfolgen, wer genau auf dem Gestein lebte – und wie sich diese winzige Gemeinschaft im Laufe der Zeit veränderte.

Mikrobielle Gemeinschaften begannen die erstarrte Lava schon wenige Stunden nach dem Abkühlen zu besiedeln – und widerlegten damit die alte Vorstellung einer sterilen „Wartezeit“, die Jahre dauert.

Schon früh stellte das Team einen überraschend reichen Mix aus bakterieller und archaeeller DNA auf dem frisch verhärteten Basalt fest. Die genetischen Signaturen spiegelten nicht einfach tote Zellen wider, die vom Wind vorbeigetragen wurden. Muster in den Daten deuteten auf aktiven Stoffwechsel und Wachstum hin – selbst als das Gestein noch Restwärme speicherte und nahezu keine organische Substanz vorhanden war.

Die Arbeit stellt eine hartnäckige Annahme in Vulkanologie und Ökologie infrage: dass neue Lava eine Art biologischen Reset-Knopf darstellt, bei dem erst Zeit vergehen muss, Gestein zerfallen und Pflanzen erscheinen müssen, bevor ein echtes Ökosystem entstehen kann. Im isländischen Fall dauert dieser Reset nur wenige Stunden.

Wie Leben an nacktem Basalt haftet

Frische basaltische Lava gehört zu den unwirtlichsten Lebensräumen der Erde. Die Temperaturen bleiben über Tage oder Wochen hoch. Die Oberfläche bietet wenig Feuchtigkeit und fast keinen Kohlenstoff. Das Gestein ist dicht, mit wenigen Poren und Rissen, durch die Wasser einsickern kann. Nährstoffe sind in einer kristallinen Matrix eingeschlossen.

Dennoch scheinen Mikroben dies eher als Chance denn als Sackgasse zu begreifen. Genetische Profile und Feldbeobachtungen deuten auf drei zentrale Strategien hin:

• Ankunft über Luft und Regen: Mikroben reisen als „Anhalter“ in Staub, vulkanischen Aerosolen und Regentropfen, die auf das noch warme Gestein fallen.
• Nutzung von Mikrorissen: Winzige Frakturen, Vesikel (Gasblasenhohlräume) und Mineralkörner bieten Nischen, in denen Zellen sich verankern, Austrocknung vermeiden und Spurchemikalien erreichen können.
• Chemisches „Mining“ des Gesteins: Einige Arten gewinnen vermutlich Energie, indem sie Eisen, Schwefel oder andere Elemente im Basalt oxidieren – und umgehen so die Notwendigkeit bereits vorhandenen organischen Kohlenstoffs.

Der Winter stellt eine zusätzliche Belastungsprobe dar. Am Fagradalsfjall dünnen Minusgrade, Schnee und wiederholte Frost-Tau-Zyklen die Mikrobenpopulationen aus. Dennoch ändert sich die Identität der dominanten Arten kaum. Die Gemeinschaftsstruktur bleibt stabil, auch wenn die Menge abnimmt.

Statt im Winter zu verschwinden, scheinen viele Mikroben in einen Zustand niedriger Aktivität zu wechseln und auf mildere, feuchtere Bedingungen zu warten, die ihren Stoffwechsel wieder ankurbeln.

Dieser saisonale Rhythmus deutet auf ein schnelles, aber widerstandsfähiges Besiedlungsmuster hin. Sobald die erste Welle von Pionieren Fuß fasst, biegt sich die Gemeinschaft unter Stress – aber sie bricht nicht.

Von kahler Lava zum funktionalen Ökosystem

Ökologinnen und Ökologen verwenden den Begriff „Primärsukzession“ für die langsame Umwandlung roher, lebensloser Oberflächen – etwa frisch freigelegter Gletscheruntergründe oder neuer Lava – in komplexe Ökosysteme. Traditionell verbinden Lehrbücher die Primärsukzession mit Zeitskalen von Jahrzehnten bis Jahrhunderten. Islands frische Basalte legen nun nahe, dass die biologische Uhr viel früher zu ticken beginnt.

Über drei Jahre Monitoring hinweg identifizierten die Forschenden zwei unterschiedliche Phasen auf den Lavaströmen:

Phase	Zeitpunkt	Zentrale Merkmale
Erste Besiedlung	Erste Stunden bis erste Monate	Hoher mikrobieller Turnover, vielfältige luftgetragene Ankömmlinge, schnelle aber instabile Gemeinschaften
Frühe Stabilisierung	Nach dem ersten Winter	Vorhersehbarere Zusammensetzung, wiederkehrende Arten, höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber saisonalen Schwankungen

Statistische Modelle zeigten, dass sich dieses zweistufige Muster über verschiedene Schlote und Lavazungen hinweg wiederholte. Diese Vorhersagbarkeit deutet darauf hin, dass Mikroben einer Art ungeschriebenem Drehbuch folgen, wann immer Basalt unter ähnlichen Bedingungen abkühlt.

Die ersten mikrobiellen Siedler wirken als Architekten des künftigen Ökosystems: Sie verändern die Gesteinsoberfläche und bereiten den Weg für Moose, Flechten und schließlich für Böden und Pflanzen.

Indem sie Minerale verstoffwechseln, organische Säuren absondern und Staub einfangen, beginnen diese mikroskopischen Pioniere das Gestein zu verwittern. Mit der Zeit erzeugen sie die ersten dünnen Filme organischer Substanz und eine etwas rauere Mikro-Topografie. Das wiederum hilft, Wasser länger zu halten, Samen haften zu lassen und komplexerem Leben einen Halt zu geben.

Was das für die Astrobiologie bedeutet

Die Implikationen reichen weit über Islands schwarze Lavafelder hinaus. Viele Planetenforscherinnen und -forscher sehen vulkanische Landschaften als vorrangige Ziele bei der Suche nach außerirdischem Leben. Basalt dominiert große Teile des Mars, bedeckt weite Bereiche des Mondes und prägt die Oberflächen mehrerer Monde von Jupiter und Saturn.

Wenn Mikroben auf der Erde frischen Basalt so schnell besiedeln können, benötigen sie anderswo möglicherweise keine üppigen, erdähnlichen Landschaften. Was sie brauchen, sind wiederholte Ausbrüche, Zugang zu Spuren von Wasser – vielleicht als Reif oder kurzlebige Sole – und genug Zeit zwischen Ausbrüchen, damit sich Gemeinschaften stabilisieren.

Dieser isländische Fall stützt eine Schlüsselidee der Astrobiologie: Leben wartet nicht zwingend auf perfekte Bedingungen. Es schlägt Wurzeln, wo Energiequellen, Wasser und ein Minimum an Stabilität zusammenkommen – selbst wenn nur kurz.

Neue Lavaströme, früher als Todeszonen angesehen, wirken nun wie potenzielle Testfelder für Leben auf vulkanischen Welten im ganzen Sonnensystem.

Jenseits der Lava: weitere Risiken und Chancen

Vulkanische Gefahren und mikrobielle Signale

Ein engeres Monitoring mikrobieller Gemeinschaften an aktiven Vulkanen könnte ein unerwartetes Werkzeug für die Gefahrenabschätzung liefern. Veränderungen in Gaschemie, Temperatur oder Luftfeuchte könnten die Zusammensetzung der Oberflächenmikroben verschieben, bevor menschliche Instrumente starke Signale erfassen.

Forschende beginnen zu fragen, ob bestimmte Bakteriengruppen besonders stark zunehmen, wenn Gasemissionen ansteigen oder sich Mikrorisse an der Oberfläche bilden. Wenn ja, könnten mikrobielle Fingerabdrücke auf Lavafeldern eines Tages seismische und Gas-Messnetze ergänzen.

Anwendungen näher an der Heimat

Frische vulkanische Gesteine könnten außerdem als natürliche Labore dienen, um zu verstehen, wie sich geschädigte Landschaften wiederherstellen lassen. Die Art, wie Mikroben nackten Basalt stabilisieren und die Bodenbildung anstoßen, kann Strategien zur Sanierung von Bergbauhalden, postindustriellen Brachflächen oder von Waldbränden entblößten Arealen informieren.

Einige der Stoffwechseltricks der Lava-Besiedler – etwa das Herauslösen von Metallen oder das Einfangen von Kohlenstoff aus der Luft und seine Bindung in Mineralen – interessieren Klimaforschende und Ingenieurinnen und Ingenieure. Basalt spielt bereits in Versuchen zur „beschleunigten Gesteinsverwitterung“ als Methode der CO₂-Entnahme eine Rolle. Zu wissen, welche Mikroben mit diesem Prozess zusammenwirken und unter welchen Bedingungen, könnte seine Effizienz steigern.

Was das über den Ursprung des Lebens aussagt

Diese isländische Studie behauptet nicht, dass Leben auf Lava entstanden sei. Sie unterstreicht jedoch eine breitere Idee aus der Ursprungsforschung: Entstehendes Leben war wahrscheinlich instabilen, harschen Landschaften ausgesetzt, nicht sanften, ausbalancierten Umgebungen. Vulkanische Settings lieferten Wärme, Minerale, Gase und steile chemische Gradienten – genau die Bedingungen, die moderne Mikroben noch immer nutzen.

Zu sehen, wie schnell heutige Organismen neuen Basalt besetzen, gibt Forschenden eine lebendige Analogie zur frühen Erde. Es deutet darauf hin, dass sich, sobald irgendeine Form von Leben existierte, diese wahrscheinlich aggressiv über geothermische und vulkanische Regionen ausbreitete – und den Planeten viel früher umgestaltete, als es Oberflächenfossilien allein nahelegen würden.

Vorerst fungiert Fagradalsfjall weiter als natürliches Experiment: Er legt neue Lava ab und lädt winzige Siedler ein, ihr Glück zu versuchen. Jeder frische Strom ist ein weiterer Test dafür, wie schnell Leben sich bewegen kann – und wie weit es die Grenze zwischen scheinbar sterilem Gestein und einem funktionierenden Ökosystem verschieben kann.