Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ernährung auf dem Holzweg

25.07.2005


Die Boden fressenden Termiten in den Tropen haben einen verlängerten Darm, der in mehreren Kammern gegliedert und extrem alkalisch ist. Bild: MPI für terrestrische Mikrobiologie


Warum Termiten eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoff-Kreislauf spielen / Neue Ausgabe von MaxPlanckForschung erschienen


Drei bis vier Millimeter lang und weniger als einen Millimeter dick - derart unscheinbar präsentiert sich der Darm einer Termite. Doch dieses winzige Organ hat´s in sich: Es beherbergt hunderte verschiedene Arten von Mikroorganismen, die als Verdauungshelfer arbeiten und Termiten in die Lage versetzen, von Holz zu leben. So wandern jährlich mehrere Milliarden Tonnen Lignocellulose durch Termitendärme und werden dort abgebaut. Damit spielen Termiten eine bedeutende Rolle im globalen Kohlenstoff-Kreislauf. Andreas Brune, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg, beschreibt in MaxPlanckForschung 2/20005, mit welchen Methoden sich Einblick in das ungewöhnliche und noch weithin unbekannte "Biotop Termitendarm" gewinnen lässt.

Im Gegensatz zu anderen Insekten haben Termiten im Lauf der Evolution gelernt, den Celluloseanteil des Holzes bereits im Mitteldarm mit eigenen Enzymen anzugreifen. Doch der Großteil der ungewöhnlichen Verdauungsleistung geht bei allen primitiveren Arten auf das Konto von kleinen begeißelten Einzellern, so genannten Flagellaten, die den Enddarm der Insekten dicht besiedeln.


Bevor diese jedoch ihr Werk verrichten können, muss die Termite das Holz mithilfe
ihrer Mundwerkzeuge und des kräftigen Kaumagens zu winzigen Partikeln zermahlen. Dabei wird nicht nur die Oberfläche der Holzpartikel extrem vergrößert, sondern auch das komplexe Gerüst aus aromatischen Verbindungen (Ligningerüst) aufgebrochen, das verholzten Zellwänden ihre außerordentliche mechanische Stabilität verleiht und die Hauptbestandteile des Holzes (Cellulose und Hemicellulosen) vor dem enzymatischen Abbau schützt.

Ist das Holz derart vorbereitet, können die Flagellaten die Cellulose und Hemicellulosen in ihr Zellinneres aufnehmen und zügig verdauen. Unterstützt werden sie dabei von einer Vielzahl anderer Mikroorganismen (Bakterien), die neben
Holzbestandteilen auch Stoffwechselprodukte der Flagellaten verwerten. Endprodukte des mikrobiellen Stoffwechsels, aber auch die Mikroorganismen selbst, dienen wiederum den Termiten als Nahrung.

Das Interesse der Mikrobiologen wird dadurch gefesselt, dass sich in dem nur rund ein tausendstel Milliliter fassenden Organ hunderte verschiedene Arten von Mikroorganismen tummeln. Wie diese Lebensgemeinschaft auf engstem Raum organisiert ist, welche Stoffwechselprozesse dort im Einzelnen ablaufen und welche Organismen für die verschiedenen Umsetzungen zuständig sind, ist noch kaum bekannt. Der Termitendarm ist damit ein spannendes Modell für den mikrobiellen Ökologen: An ihm lassen sich allgemeine Prinzipien mikrobieller Lebensgemeinschaften exemplarisch und - weil es sich um ein kleines, abgeschlossenes System handelt - relativ einfach untersuchen.

Das winzige Organ ist aber auch der Ort, an dem sich ein signifikanter Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs vollzieht. Dabei spielen die Zersetzung von Holz und die vorübergehende Stabilisierung des Kohlenstoffs in Form von Humus eine zentrale Rolle. Im Boden dauert dieser Prozess Jahre bis Jahrzehnte; entsprechende Studien mit Bodenmikroben gestalten sich deshalb vergleichsweise langwierig. Termitendärme sind jedoch "Hot Spots" mikrobieller Aktivität: Das extrem fein zerkleinerte Holz wird hier innerhalb von Stunden bis wenigen Tagen verdaut - einer der größten Vorteile für Experimente im Labor.

Die meisten Mikroorganismen des Termitendarms haben sich allen bisherigen Kultivierungsversuchen schlichtweg entzogen haben. Dabei wäre es extrem wichtig, mehr über diese "unkultivierte Mehrheit" zu erfahren, hinter der sich bisher völlig unbekannte bakterielle Entwicklungslinien verbergen, die häufig in enger Assoziation mit den vielen tausend Flagellaten leben. In der Tat sind viele der Einzeller im Termitendarm eng mit Bakterien vergesellschaftet. Manche tragen ihre speziellen Symbionten wie eine Strickweste. Die unzähligen Bakterien im Zellinnern mancher Flagellaten, die entfernt an Zellorganellen erinnern, bilden sogar eine eigene, nur in Termitendärmen anzutreffende Entwicklungslinie.

Ein gänzlich anders gearteter Bioreaktor ist der Darm der Boden fressenden Termiten, welche die fortgeschrittenere Entwicklungslinie dieser Insektenordnung repräsentieren. Sie leben hauptsächlich in den Tropen und stellen mindestens die Hälfte aller Termiten weltweit dar. In Gebieten, in denen es sehr trocken ist, ersetzen diese Insekten quasi den Regenwurm. Statt Holz fressen sie vor allem Humus, manche Arten auch Tierdung. Sie haben deshalb eine enorme ökologische Bedeutung für den Kohlenstoffkreislauf im Boden - ein weiterer Aspekt, der Termitendärme zu reizvollen Objekten der Forschung macht.

Eine ausführliche Version des Textes dieser Pressemitteilung finden Sie in der neuesten Ausgabe von MaxPlanckForschung (2/2005). Das 96 Seiten umfassende Heft beschäftigt sich im Fokus mit dem Thema "Italienische Kunstgeschichte" und berichtet darüber, was Wissenschaftler an den Instituten in Rom und Florenz aus alten Architekturzeichnungen herauslesen ("Wie Bauten einst gemeistert wurden"), wie sie an einer Datenbank zur Historienmalerei arbeiten ("Per Mausklick ins Barock"), warum sie Sakralbauten in Siena studieren ("Kirchen - steinerne Archive der Geschichte") und was die Restaurierung der Casa Zuccari für die Fachwelt bedeutet ("Eine Rarität aus der Renaissance"). Die Rubrik "Zur Sache" gibt Einblick in die Komplexität des menschlichen Gehirns, der Artikel "Mit dem Rechnernetz auf Wellenfang" schildert die rasante Entwicklung des Grid-Computing. Weitere Themen sind unter anderem: "Wissenschaft ohne Gewissen" (die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus) und "Ein Drittel Kind Vorsprung" (Geburtenraten und Familienplanung in Europa).

Dem Heft liegen ein BIOMAX ("Kontrollierter Vielfraß") und ein GEOMAX ("Staub im Klimarechner") bei.

MaxPlanckForschung erscheint viermal pro Jahr. Das Wissenschaftsmagazin kann bei der Pressestelle der Max-Planck-Gesellschaft oder über unser Webformular abonniert werden. Der Bezug ist kostenfrei.

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Geckos kommunizieren überraschend flexibel
29.05.2017 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

nachricht Bauchspeicheldrüsenkrebs: Forschungsgruppe erprobt erfolgreich neue Diagnose- und Therapieansätze
29.05.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

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: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise