Diese Geschichte wurde ursprünglich von veröffentlicht Hakai-Magazin.
In Japans schwülen Sommern gibt es nichts Besseres als eine gefrorene Orange. Der beliebte Leckerbissen schmeckt selbst gemacht hervorragend. Aber noch besser schmeckt es, wenn es 850 Meter unter der Meeresoberfläche zubereitet wird. „Ein bisschen salzig, aber super lecker“, sagt Shinsuke Kawagucci, Tiefseegeochemiker bei der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology.
Die gefrorene Frucht war das Produkt eines besonders leckeren wissenschaftlichen Experiments. Im Jahr 2020 entwarfen Kawagucci und seine Kollegen einen äußerst ungewöhnlichen Gefrierschrank – einen, der für den Betrieb unter dem starken Druck der Tiefsee gebaut wurde. Die gefrorene Orange, gekühlt in den Tiefen der japanischen Sagami-Bucht, war der Beweis dafür, dass so etwas überhaupt möglich ist.
Der Prototyp eines Tiefsee-Gefrierschranks von Kawagucci und seinen Kollegen besteht im Wesentlichen aus einer druckfesten Röhre mit einer thermoelektrischen Kühlvorrichtung im Inneren. Indem ein elektrischer Strom durch ein Paar Halbleiter geleitet wird, erzeugt das Gerät dank eines Phänomens, das als Peltier-Effekt bekannt ist, einen Temperaturunterschied. Das Gerät kann seinen Inhalt auf bis zu –13 Grad Celsius kühlen – deutlich unter dem Gefrierpunkt von Meerwasser. Da zur Kühlung seines Gehäuses weder flüssiger Stickstoff noch Kältemittel erforderlich sind, kann der Gefrierschrank sowohl kompakt als auch mit minimalem technischem Geschick gebaut werden.
Mit ein paar Anpassungen, schreiben Kawagucci und seine Kollegen in einem aktuellen Artikel, kann ihr Prototyp eines Gefrierschranks mehr als nur ein schicker Snackautomat sein. Durch die Möglichkeit, Proben in der Tiefe einzufrieren, könnte ein solches Gerät die Fähigkeit von Wissenschaftlern verbessern, das Leben in der Tiefsee zu untersuchen.
Das Heraufholen von Tieren aus der Tiefe ist oft eine zerstörerische Angelegenheit, die zu Schäden und Entstellungen führen kann. Das beste Beispiel ist der Glattkopf-Klecksfisch, ein trauriger, unförmiger Fischklumpen, der seinen Namen von der klumpenartigen Form hat, die er annimmt, wenn er aus seinem Zuhause gerissen wird, das mehr als 1.000 Meter unter der Erde sein kann. (In seinem Tiefseelebensraum sieht der Fisch aus wie viele andere Fische und wird seinem Namen nicht wirklich gerecht.)
Obwohl Wissenschaftler bereits Werkzeuge entwickelt haben, um Tiefseeproben auf ihrem Weg zur Oberfläche kalt zu halten, ist der neue Prototyp eines Gefrierschranks das erste Gerät, das Proben in der Tiefsee einfrieren kann. Ebenso gibt es andere Werkzeuge, die es Wissenschaftlern ermöglichen, Lebewesen aus der Tiefe unversehrt zu sammeln, beispielsweise unter Druck stehende Sammelkammern. Doch diese funktionieren oft nicht gut für kleine Tiefseetiere mit weichem Körper, die dazu neigen, zu sterben und sich zu zersetzen, wenn sie zu lange in solchen Behältern gehalten werden – eine oft unvermeidbare Realität, sagt Luiz Rocha, Kurator für Ichthyologie an der California Academy of Sciences in San Francisco. „Es kann Stunden dauern, bis Proben vorliegen“, sagt Rocha.
Ein Gerät, das die Proben zunächst einfriert, würde den Abbau verhindern und eine bessere wissenschaftliche Analyse aller Aspekte ermöglichen, von der Anatomie bis zur Genexpression. Obwohl der Gefrierprozess zweifellos das Gewebe einiger der empfindlicheren Lebensformen in der Tiefe schädigen würde, sind durch das Einfrieren geschädigte Proben für Wissenschaftler tendenziell nützlicher als Proben, die sich zersetzen – zumindest, wenn es um die DNA-Analyse geht.
Der Gefrierschrank-Prototyp benötigt mehr als eine Stunde, um eine Probe einzufrieren, was wahrscheinlich „zu langsam ist, um allgemein nützlich zu sein“, sagt Steve Haddock, ein Meeresbiologe am Monterey Bay Aquarium Research Institute, der Biolumineszenz bei Quallen und Ctenophoren untersucht. Jede Minute der Tiefseeforschung sei kostbar, sagt er: „Normalerweise verbringen wir unsere Zeit damit, nach Tieren zu suchen, und wir bringen sie mithilfe isolierter Kammern in hervorragendem Zustand an die Oberfläche.“ Wenn jedoch die Gefrierzeit verbessert werden könnte, glaubt Haddock, dass ein solches Gerät für diejenigen, die Tiefseelebewesen untersuchen, die extrem empfindlich auf Druck- und Temperaturänderungen reagieren, wie zum Beispiel Mikroben, die an hydrothermalen Quellen leben, „stärker“ sein könnte.
Kawagucci sagt, er und sein Team planen, ihren Gefrierschrank zu verbessern, bevor sie ihn an lebenden Exemplaren testen. Er hofft jedoch, dass ihr Werkzeug den Wissenschaftlern durch solche Verbesserungen eine Möglichkeit bietet, selbst die empfindlichsten Tiefseeorganismen zu sammeln.
In der Zwischenzeit ist Kawagucci einfach froh, dass sein Gerät bewiesen hat, dass Tiefseegefrieren mit einer thermoelektrischen Kühlbox möglich ist. „Ich wollte der Erste sein, der mit meinem Gefrierschrank das Eis in der Tiefsee erzeugt und sieht“, sagt er. Und als er endlich seine Zähne in diese würzige, salzige, süße gefrorene Orange versenkte, Er sagt: „Einer meiner Träume ist wahr geworden.“