Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Archaeen sind die schnellsten Lebewesen der Welt - Mikroorganismen glänzen mit Weltrekord

28.02.2012
Archaeen (einzellige Mikroorganismen) sind die schnellsten Lebewesen der Welt.

Dies haben jetzt Prof. Dr. Reinhard Wirth und Diplom-Biologe Bastian Herzog vom Archaeenzentrum der Universität Regensburg nachgewiesen. Sie untersuchten dafür das Schwimmverhalten verschiedener Archaeen. Nach Ansicht der beiden Forscher ist Schnelligkeit für die Mikroorganismen überlebensnotwendig, um sich an ihre extremen Umweltbedingungen anpassen zu können.


Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Methanocaldococcus villosus, dem schnellsten Organismus auf der Erde. Die kugelförmige Zelle besitzt mehr als 50 Fortbewegungsorganellen („Geißeln“) und ist ca. 1µm dick.
Foto: Prof. Dr. Gerhard Wanner (LMU München)

Mit Sprintgeschwindigkeiten von 110 km/h und mehr gilt der Gepard als das schnellste Landtier der Welt. In luftigen Höhen scheint der Wanderfalke mit mehr als 300 km/h im Sturzflug unschlagbar zu sein. Allerdings benachteiligt die Maßeinheit „km/h“ gerade die kleinen und Kleinstlebewesen. Bleibt man „fair“ und misst Geschwindigkeit in der relativen Einheit „bps“ (= bodies per second, Körperlängen pro Sekunde), dann finden sich im Wasser noch weitaus bemerkenswertere Leistungen. Hier sind es die Archaeen, die sich besonders hervortun.

Die Regensburger Biologen Wirth und Herzog konnten zeigen, dass zwei Archaeenarten – Methanocaldococcus jannaschii und Methanocaldococcus villosus – auf Geschwindigkeiten von 400 bis 500 bps kommen. Zum Vergleich: Ein Sportwagen, der über 400 bps fahren würde, dürfte auf einer Autobahn mit mehr als 6.000 km/h „geblitzt“ werden. Damit sind die beiden Archaeenarten die mit Abstand schnellsten Lebewesen der Welt.

Das Schwimmverhalten von Bakterien wurde in den letzten Jahren schon intensiv analysiert. Ähnliche Studien zu Archaeen gab es allerdings noch nicht. Herzog und Wirth untersuchten in ihren Experimenten das Schwimmverhalten von sieben Archaeenarten und (zum Vergleich) eines „Standardbakteriums“. Für ihre Experimente verwendeten sie ein von den Werkstätten der Universität Regensburg gebautes „Thermomikroskop“, das Untersuchungen bei bis zu 95 Grad Celsius ermöglicht.

Methanocaldococcus jannaschii und Methanocaldococcus villosus stachen mit ihren Geschwindigkeiten hervor: Methanocaldococcus jannaschii schwimmt bis zu 590 µm/s (Mikrometer pro Sekunde = 0,001 mm/s), während es Methanocaldococcus villosus auf 470 µm/s bringt. Da aber die erste Art eine Länge von ungefähr 1,5 µm aufweist und die zweite nur etwa 1 µm misst, ist die Relativgeschwindigkeit von Methanocaldococcus villosus am höchsten. Diese Art wurde zudem in den Laborräumen von Prof. Wirth durch Dr. Annett Bellack vom Regensburger Archaeenzentrum isoliert bzw. „entdeckt“.

Die Regensburger Wissenschaftler konnten bei einigen Archaeenarten unterschiedliche Schwimmstile beobachten. Neben einem sehr schnellen, mehr oder weniger geradlinigen Stil beherrschen die Archaeen auch einen langsameren „Zick-Zack-Kurs“. Letzteren setzen sie scheinbar dann ein, wenn sie sich in der Nähe von Oberflächen befinden. „Die Kombination der beiden Schwimmstile lässt uns vermuten, dass Archaeen ihre Schnelligkeit dazu nutzen, um sich in einem für sie günstigen Habitat zu halten und so zu überleben“, erklärt Wirth. Dabei könnten die Umweltbedingungen kaum feindlicher sein. Viele Archaeen leben in der Nähe von „Schwarzen Rauchern“ (black smokers) im Ozean – heißen Quellen am Grunde der Tiefsee, an deren Mündung das mineralreiche Wasser Temperaturen von über 400 Grad Celsius erreichen kann. Der extreme Druck, unter dem das Wasser aus der Quelle schießt, kann die Archaeen in einem Bruchteil von Sekunden in das tödlich-kalte Wasser des Ozeans befördern.

„Mit ihren Geißeln halten sich die Archaeen in einer für sie optimalen Zone – zwischen der Tiefsee mit etwa 2 Grad Celsius und dem Inneren des Quellausgangs. Die Geißeln sind dabei nicht nur Antrieb, sondern auch wichtiges Werkzeug, wenn es darum geht, an Oberflächen in den bevorzugten Wachstumszonen anzuhaften“, bemerkt Wirth. Die Mikroorganismen können sich so auf erstaunliche Weise an Lebensräume anpassen, die für andere „Erdlinge“ tödlich wären.

Die Ergebnisse der Regensburger Forscher sind unter anderem in der renommierten Fachzeitschrift „Applied and Environmental Microbiology“ erschienen (DOI: 10.1128/AEM.06723-11).

Das Archaeenzentrum der Universität Regensburg:
Archaeen bilden neben den Bakterien und den Eukaryoten eine der drei Domänen und damit die höchste Klassifizierungskategorie bei der Einteilung von Leben auf der Erde. Sie leben nicht selten unter extremen Umweltbedingungen – beispielsweise in vom Vulkanismus geprägten Lebensräumen bei Temperaturen zwischen 80 und über 110 Grad Celsius, in Sedimenten unter weitestgehendem Ausschluss von Sauerstoff oder in gesättigten Salzlösungen. Zudem finden sich im Meer oder in größerer Tiefe der Erdkruste zahlreiche Archaeen, deren Beitrag zu den Stoffflüssen in der Natur noch wenig verstanden ist.

Das Archaeenzentrum der Universität Regensburg ist die weltweit größte Anlage zur Anzucht der interessanten Mikroorganismen. Es wurde in den 1990er Jahren durch Prof. Dr. Karl O. Stetter gegründet. In speziellen Anzuchtbehältern simulieren die Regensburger Forscherinnen und Forscher die Bedingungen, die in vulkanischen Lebensräumen vorherrschen. Die Behälter bestehen deshalb aus besonders widerstandsfähigen Materialen wie Emaille und Titan, die den extremen Temperaturen auf längere Zeit standhalten können (http://www.biologie.uni-regensburg.de/Mikrobio/Thomm/index.html).

Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. Reinhard Wirth
Universität Regensburg
Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie
Archaeenzentrum
Tel.: 0941 943-1825
Reinhard.Wirth@biologie.uni-regensburg.de

Alexander Schlaak | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-regensburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau