Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Archaeen: Vier Zellen ermöglichen überraschende Einsichten in die Mikrobiologie der Sedimente

28.03.2013
Aus der DNA von vier einzelnen Zellen gelang es Forschern, den Beitrag der Archaeen am Kohlenstoffkreislauf nachzuweisen.


Die im Meeresboden häufig vorkommenden einzelligen Archaeen sind auch mit dem Mikroskop leicht zu übersehen. Jetzt gelang es einem Team von Forschern, vier einzelne Zellen aus dem Meeresboden der Bucht von Aarhus zu isolieren und deren Genome zu kartieren. Ihre Ergebnisse publizieren sie jetzt im Wissenschaftsmagazin Nature.

Bis heute war nicht bekannt, wie und wovon die im Meeresboden sehr häufig vorkommenden Archaeen wirklich leben. Nachdem wir die Genome von vier verschiedenen Archaeen untersuchten und kartierten, wissen wir jetzt, dass Archaeen Proteine zersetzen können,“ sagt Dr. Dorthe Groth Petersen vom Center of Geomicrobiology in Aarhus. Bislang ging die Wissenschaft davon aus, dass im Meer die Proteine aus Biomasse nur von Bakterien zersetzt werden können, doch jetzt wird klar, dass Archaeen die Schlüsselrolle beim Proteinabbau spielen. Proteine stellen einen wichtigen Anteil an organischer Materie im Meeresboden, dem größten Speicher für Kohlenstoffverbindungen. Damit ist klar, dass Archaeen eine wesentliche Rolle im globalen Kohlenstoffhaushalt spielen.

Zahlreicher als Sandkörner am Strand

Obwohl Archaeen die häufigsten Lebewesen auf der Welt sind, haben nur wenige Menschen je von ihnen gehört und sie sind außerhalb der Wissenschaft eher unbekannt. Neben den Bakterien und den zellkernhaltigen Eukaryoten stellen die Archaeen den dritten Ast des Baums des Lebens dar. Entdeckt wurden sie in extremen Habitaten wie den heißen Quellen, aber auch in Kuhmägen und Reisfeldern, wo sie Methan bilden.

Erst in den letzten Jahren entdeckten Forscher, dass Archaeen sehr häufig vorkommen und einen großen Anteil der Lebewesen im Meeresboden stellen. Prof. Dr. Bo Barker, ehemaliger Direktor am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen und Leiter des Center of Geomicrobiology in Aarhus, sagt: „Eine realistische Schätzung ist, dass Archaaen die Gruppe Lebewesen auf der Erde mit den meisten Individuen ist. Die Anzahl an Archaeen ist größer als die Anzahl aller Sandkörner aller Strände auf der Erde. Also denken Sie daran, wenn Sie beim nächsten Strandbesuch ihre Zehen in den Schlick bohren. Sie kommen in Kontakt mit Milliarden Archaeen.“

Neue Technologie verbindet Funktion und Identität

Es ist das erste Mal, dass es Wissenschaftlern gelungen ist, Archaeen aus einer Sedimentprobe zu isolieren und ihre Genome zu charakterisieren.
„Heutzutage ist es leider noch nicht möglich, diese Archaeen im Labor in Kultur wachsen zu lassen. Deshalb konnten wir keine der üblichen physiologischen Tests durchführen und wir mussten anders vorgehen. Wir trennten die Zellen von ihrer Matrix, also den Sedimentkörnern, trennten sie weiter im Cell Sorter auf, vervielfältigten ihre Genome und kartierten die Gene. So konnten wir ihre Identität klären, also zeigen, dass es Archaeen waren und hatten gleichzeitig neue Information über ihre Lebensweise,“ sagt Prof. Andreas Schramm vom Center of Geomicrobiology.

Dr. Michael Richter von der Bremer Firma Ribocon hatte die Software zur Auswertung der Genomdaten entwickelt und die Analyse der Genome begleitet. „Nur mit den Genomsequenzen allein ist es leider nicht getan. Die Rohdaten müssen wie bei einem Buch in fremder Sprache zunächst in Worte, Sätze, Satzzeichen, Kapitel und Abschnitte sortiert werden, also die einzelnen Gene und Steuerelemente sichtbar gemacht werden. Und das schafft unsere Software. Die Forscher können dann komplette Stoffwechselwege und Transportprozesse der Zelle im Computer nachvollziehen.“

Diese Methode öffnet die Türen zu einer Welt neuen Wissens für Mikrobiologen. Forscher können damit einzelne Mikroorganismen untersuchen wie Zoologen eine einzelne Maus, eine Methode, auf die Mikrobiologen lange warten mussten. Denn bisher konnte man nur die Stoffwechsel der Mikroorganismen untersuchen, die auch in Kultur im Labor wachsen, und das sind nur 1%. Mit der neuen Methode hat man jetzt die Möglichkeit die restlichen 99% analysieren, und das sogar ohne Zellkulturen direkt aus der Natur. Neue unbekannte Funktionen von Mikroorganismen können so entdeckt werden.

Rückfragen an
Professor Andreas Schramm, Microbiology and Center for Geomicrobiology, Department of Bioscience, Aarhus University, +45 8715 6541/6020 2659, andreas.schramm@biology.au.dk

Dr. Michael Richter, Ribocon, Fahrenheitstraße 1, 28359 Bremen.
+49 421 2487053 mrichter@ribocon.com

Oder an die Pressesprecher des Max-Planck-Institiuts für Marine Mikrobiologie
Dr. Manfred Schlösser mschloes@mpi-bremen.de +49 (0) 421 2028 704
Dr. Rita Dunker rdunker@mpi-bremen.de +49 (0) 421 2028 856

Originalarbeit
Predominant archaea in marine sediments degrade detrital proteins
Karen G. Lloyd, Lars Schreiber, Dorthe G. Petersen, Kasper Kjeldsen, Mark A.
Lever, Andrew D. Steen, Ramunas Stepanauskas, Michael Richter, Sara Kleindienst,
Sabine Lenk, Andreas Schramm, Bo B. Jørgensen
Nature 2013, 10.1038/nature12033

Beteiligte Institute

Center for Geomicrobiology, Aarhus University, Denmark (geomicrobiology.au.dk)
University of Tennessee, Knoxville, TN, USA (www.utk.edu)
Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, East Boothbay, Maine, USA (www.bigelow.org/)
Max Plank Institute for Marine Microbiology, Bremen, Germany www.mpi-bremen.de
Ribocon GmbH, Bremen (www.ribocon.com)

Dr. Manfred Schloesser | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpi-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie