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 JUMP-1 – ein magnetisches Polymer aus Jena
28.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Immunabwehr: Wie Proteine Membranbläschen zusammenbringen
28.06.2017 | 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: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Umfangreiche Fördermaßnahmen für Forschung an Chromatin, Nebenniere und Krebstherapie

28.06.2017 | Förderungen Preise

Immunabwehr: Wie Proteine Membranbläschen zusammenbringen

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das Auto lernt vorauszudenken

28.06.2017 | Maschinenbau