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 Ein Filter für schweren Wasserstoff
28.02.2017 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Standort Stuttgart, Stuttgart

nachricht Wie Medikamente als Virus getarnt gegen Krebs wirken können
28.02.2017 | Australisch-Neuseeländischer Hochschulverbund / Institut Ranke-Heinemann

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: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

New technology offers fast peptide synthesis

28.02.2017 | Life Sciences

WSU research advances energy savings for oil, gas industries

28.02.2017 | Power and Electrical Engineering

Who can find the fish that makes the best sound?

28.02.2017 | Information Technology