Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zellteilung alle tausend Jahre - Bakterien aus Meeressedimenten des Pazifiks

20.12.2002


Die "JOIDES Resolution" in Valparaiso, Chile - das Schiff ist mit einem 63 m hohen Bohrturm und spezieller Technik ausgestattet, die es ermöglicht, Proben mehrere hundert Meter tief im Sediment zu gewinnen


Auch bei 1000-facher Vergrößerung sind Bakterien kaum zu entdecken (oben) - mit Hilfe spezieller Farbstoffe (unten) werden Bakterien-Kolonien im UV-Licht sichtbar


Vor zehn Jahren ahnte auch Prof. Dr. Heribert Cypionka, Paläomikrobiologe am Institut für Biologie und Chemie des Meeres der Universität Oldenburg noch nicht, dass sich tief in der Erde und vor allem unter dem Meeresboden gewaltige Mengen lebender Mikroorganismen befinden. Heute schätzt man, dass die so genannte tiefe Biosphäre fast ein Drittel der gesamten lebenden Biomasse der Erde beherbergt.


Aus den chemischen Gradienten in den Sedimenten lässt sich ablesen, dass die Bakterien dort über große Zeiträume hinweg gewaltige Umsetzungen leisten. Ansonsten weiß man von den Bewohnern der Tiefe fast nichts, denn die Gewinnung einer nicht kontaminierten Probe von 300 Meter unter dem Meeresboden durch mehrere tausend Meter Wasser hindurch ist fast so schwierig wie die Beschaffung einer Probe vom Mars.

Die derzeit beste Technik der Probenahme und die Möglichkeit der Überprüfung möglicher Kontaminationen bietet das Bohrschiff "JOIDES Resolution", mit dem Cypionka von Januar bis April 2002 zusammen mit Mikrobiologen, Geochemikern und Sedimentologen aus aller Welt von Kalifornien nach Chile in den Pazifik fuhr.


Die Forschungsfahrt vor die Küste Perus fand im Rahmen des internationalen Tiefseebohrprogramms "Ocean Drilling Program" (ODP) statt. Bisher war das ODP-Programm klassisch geologisch ausgerichtet. Die Forschungsfahrt 201 auf den Spuren Alexander von Humboldts, zwischen Peru und den Galapagos-Inseln, war die erste, die einen mikrobiologischen Schwerpunkt hatte. Die Sedimente der sieben untersuchten Standorte sind bis zu 40 Millionen Jahre alt. Ziel der Forschungsgruppe um Cypionka ist die in den Sedimenten gefundenen Bakterien zu kultivieren und ihren Beitrag zu geologischen Prozessen zu analysieren.

Schon nach wenigen Zentimetern geht den Organismen im Sediment der Sauerstoff aus. Bakterien der tiefen Biosphäre sind so genannte Anaerobier, die ohne Sauerstoff leben. Ihre Lebensenergie beziehen sie aus chemischen Prozessen, indem sie beispielweise Methan auf- und abbauen.

Die Kultivierung der Bakterien ist eine fast unlösbare Herausforderung. Es reicht nicht, ihnen ein Milieu zu bieten, das dem in mehreren hundert Metern Sedimenttiefe entspricht. Denn die Bakterien leben nicht nur ohne Sauerstoff, sondern auch ohne Sonnenschein und Jahreszeiten. Nahrungsnachschub bekommen sie deshalb fast gar nicht. Die Verdopplungszeit der Populationen dürfte normalerweise Jahrhunderte, wenn nicht Jahrtausende betragen. Obwohl die Forscher extrem verdünnte Nährmedien anbieten, treten in vielen Kulturen aufgeblähte Bakterien auf, die unter dem Mikroskop den Eindruck erwecken, an "Fettsucht" zu leiden.

Um jede Teilung der Bakterien entdecken zu können, verwenden die Forscher des ICBM Fluoreszenz-Mikroskope, in denen mit Hilfe spezieller Farbstoffe einzelne Zellen zum Leuchten gebracht werden können. Molekularbiologische Techniken ermöglichen außerdem die Identifizierung der Mikroorganismen ähnlich wie in der Kriminalistik anhand des genetischen Fingerabdrucks. Untersuchungen dieser Art ergaben, dass viele Bakterien der tiefen Biosphäre Verwandte an anderen Standorten der Erde haben. Es lassen sich jedoch viele neue Arten gewinnen, deren genaue Erforschung die kommenden Jahre in Anspruch nehmen wird.

Bereits während der Forschungsfahrt 201 wurde an einem Standort ein Anstieg der Bakterienzahlen von mehreren Größenordnungen 90 Meter unter dem Meeresboden entdeckt. Hier verschwanden Methan und Sulfat gleichzeitig, offensichtlich aufgrund des Stoffwechsels der Mikroben. Bei deren Kultivierung im Labor darf man nun keinen schnellen Erfolg erwarten, sondern muss mit viel Geduld beobachten, welche der Bakterien "aufwachen" und zu wachsen beginnen. Interessanterweise scheinen sich manche Bakterien durch Signalstoffe aufwecken zu lassen, wie Versuche mit Bakterien aus dem Zwischenahner Meer gezeigt haben: Nach Zusatz von bakterienspezifischen Pheromonen wachsen signifikant mehr Bakterien als ohne Zusatz. Diese Entdeckung wenden die Wissenschaftler nun auch in Kultivierungsversuchen mit den besonders empfindlichen Bakterien der marinen Sedimente an.

Weil das Leben in den Tiefen der Erde bisher noch weitestgehend unerforscht ist, begrüßen Cypionka und seine Kollegen die Entscheidung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), die deutsche Beteiligung in dem internationalen Tiefseebohrprogramm, das seit Oktober 2002 unter dem neuen Namen "Integrated Ocean Drilling Program" mit einem Schwerpunkt "deep biosphere" angelaufen ist, für weitere zehn Jahre zu fördern.


Gerhard Harms | idw
Weitere Informationen:
http://www.icbm.de/pmbio

Weitere Berichte zu: Bakterium Biosphäre Cypionka Meeresboden Sauerstoff Sediment

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Wehrhaft gegen aggressiven Sauerstoff - Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden in der Wasseraufspaltung
25.04.2017 | Universität Ulm

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: 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,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen