Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterien atmen Giftstoffe weg

30.08.2013
GEOMAR Forscher untersuchen große giftige Schwefelwasserstoff-Wolke im Pazifik

Sauerstoffarme Zonen in tropischen Ozeanen sind ein natürliches Phänomen. Sporadisch können sich in diesen Gebieten jedoch große Mengen an giftigem Schwefelwasserstoff bilden, mit verheerenden Folgen für die Flora und Fauna.


Mit Hilfe von Kranzwasserschöpfern fanden und untersuchten die Wissenschaftler Anfang 2009 eine riesige Wolke Schwefelwasserstoff vor der Küste Perus. Harald Schunck, GEOMAR

Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel entdeckten eine Vielfalt von Bakterien, die den Schwefelwasserstoff zersetzen können. Die Studie, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 754 „Klima - Biogeochemische Wechselwirkungen im Tropischen Ozean“ durchgeführt wurde, ist in der internationalen Online-Fachzeitschrift PLoS ONE erschienen.

Licht, Luft und Nährstoffe sind essentiell für die meisten Organismen, sowohl an Land als auch im Wasser. Nicht überall jedoch sind diese Bedingungen erfüllt: An einigen Stellen der tropischen Ozeane existieren sogenannte Sauerstoffminimumzonen (SMZ), in denen das lebensnotwendige Gas nur in geringen Mengen oder überhaupt nicht vorhanden ist. Das ist ein ganz natürliches Phänomen, beispielsweise bedingt durch den Abbau abgestorbener Algen, bei dem Sauerstoff verbraucht wird. Wissenschaftler des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel geförderten Sonderforschungsbereichs 754 „Klima - Biogeochemische Wechselwirkungen im Tropischen Ozean“ beschäftigen sich seit 2007 mit der Erforschung der SMZ und deren Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaften in tropischen Ozeanen.

Bei einer Expedition des SFB 754 mit dem Forschungsschiff METEOR im Januar 2009 untersuchten Forscher des GEOMAR (damals noch IFM-GEOMAR) die SMZ vor der Küste Perus im Südpazifik. Dort entdeckten sie eine gigantische Wolke von gelöstem Schwefelwasserstoff auf dem Kontinentalschelf: Mit einem Volumen von etwa 440 Kubikkilometern war sie die größte, die bis dato in ozeanischen Gewässern dokumentiert wurde. Schwefelwasserstoff ist eine Substanz, die für die meisten Lebewesen hochgiftig ist und mitunter Massensterben von Fisch und anderen Meerestieren auslösen kann. Welche Organismen diesen lebensfeindlichen Umständen dennoch trotzen können und welche Funktionen sie im Ökosystem übernehmen, das versuchten die Wissenschaftler im Zuge dieser Expedition herauszufinden. Die damals gewonnenen Daten dienten als Grundlage für eine Studie, die der Mikrobiologe Dr. Harald Schunck unter anderem mit Kollegen der Universität Kiel, des Bremer Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie und der Dalhousie University im kanadischen Halifax jetzt in der Online-Fachzeitschrift PLoS ONE veröffentlichte.

„Tatsächlich haben wir eine ganze Reihe von Organismen entdeckt, die hervorragend an das Leben im schwefelhaltigen Wasser angepasst sind“, erzählt Schunck. Dabei handelt es sich um verschiedene Gruppen von speziellen Bakterien, den sogenannten Proteobakterien. Diese besitzen eine besondere Art des Stoffwechsels: „Sie gewinnen ihre Energie aus der chemischen Zersetzung bestimmter anorganischer Verbindungen, wie eben dem Schwefelwasserstoff. Dazu benötigen sie kein Licht, im Gegensatz zu den Organismen, die die lichtabhängige Fotosynthese betreiben. Diesen Vorgang bezeichnet man als Chemolithoautotrophie“, erklärt Schunck, der über die SMZ am GEOMAR promoviert hat und mittlerweile als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Kiel tätig ist.

Die Proteobakterien sind dazu in der Lage, den hochgiftigen Schwefelwasserstoff in ungiftiges Sulfat umzuwandeln und damit das Wasser für andere Lebewesen zu entgiften. Die an der Studie beteiligten Wissenschaftler vermuten allerdings, dass sich durch diesen Vorgang andere Bakterien vermehrt ausbreiten könnten, welche ihrerseits wieder Schwefelwasserstoff produzierten. Durch diese negative Rückkopplung könnte sich die schwefelbelastete SMZ für einige Zeit stabilisieren.

Aufgrund des Klimawandels und einer Zunahme des Nährstoffgehalts im Meer wird erwartet, dass die Verbreitung und Ausmaße von SMZ in den kommenden Jahren steigen. In Abhängigkeit davon rechnen die Forscher des SFB 754 damit, dass auch die gelegentlich auftretenden Schwefelwasserstoffbelastungen wie vor Peru häufiger vorkommen könnten. Im Sonderforschungsbereich 754 arbeiten Ozeanographen, Biologen, Biogeochemiker, Meereschemiker, Physiker und Atmosphärenforscher eng zusammen, um die prognostizierten Entwicklungen und deren Folgen für das Ökosystem Meer zu untersuchen. „Indem wir nun die neuen Erkenntnisse in unsere Computermodelle einarbeiten, hoffen wir in enger Zusammenarbeit von Beobachtern und Modellierern bessere Abschätzungen liefern zu können, wie häufig dieses für marine Ökosysteme einschneidende Phänomen in der Zukunft auftreten kann ", blickt der Sprecher des SFB 754, Prof. Andreas Oschlies vom GEOMAR, in die Zukunft.

Originalarbeit:
Schunck, H., G. Lavik, D. K. Desai, T. Großkopf, T. Kalvelage, C. R. Löscher, A. Paulmier, S. Contreras, H. Siegel, M. Holtappels, P. Rosenstiel, M. B. Schilhabel, M. Graco, R. A. Schmitz, M. M. M. Kuypers, J. LaRoche (2013): Giant Hydrogen Sulfide Plume in the Oxygen Minimum Zone off Peru Supports Chemolithoautotrophy. PLoS One,

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0068661

Bildmaterial:
Unter www.geomar.de/n1466 steht Bildmaterial zum Download bereit.
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.sfb754.de/de Der Sonderforschungsbereich 754
http://www.uni-kiel.de Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
http://www.mpi-bremen.de Das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
http://biology.dal.ca/ Department of Biology, Dalhousie University, Halifax, Canada

Andreas Villwock | idw
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie