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Zwerg aus dem Meer kultiviert

22.09.2005


Oldenburger Mikrobiologe berichtet im Wissenschaftsmagazin "Nature" über Kultivierungserfolg bei Mikroorganismen.



In der neuesten Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins "Nature" (Volume 437 Number 7058 / 22. September 2005) berichtet der Mikrobiologe Dr. Martin Könneke vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg über die erfolgreiche Kultivierung der "marinen Crenarchaeota", eines Bakteriums, das zu den häufigsten in den Ozeanen zählt und bislang als nicht kultivierbar galt.



Ozeane bergen eine ungeheure Vielfalt mikroskopisch kleiner Organismen, die enorme Stoffumsetzungen in den Meeren durchführen und so maßgeblich Einfluss auf das Klima der Erde haben. Durch molekularbiologische Methoden, so der Oldenburger Wissenschaftler, sei es heute möglich, die Vielfalt zu analysieren und sogar einzelne Mikroorganismen zu benennen und ihre Anzahl zu bestimmen. Schwieriger dagegen sei es, gezielt bestimmte Mikroorganismen im Labor zu kultivieren, um Aussagen über ihre Rolle in den Stoffkreisläufen im riesigen Lebensraum Ozean treffen zu können.

In den letzten dreizehn Jahren hat die Wissenschaft herausgefunden, dass eine spezielle Gruppe von Einzellern, die die Wissenschaft als "marine Crenarchaeota" bezeichnet, ein Drittel der Mikroorganismengemeinschaft repräsentieren und somit einen der häufigsten Zelltypen im Ozean darstellen. Besonders zahlreich treten die marinen Crenarchaeota in den dunklen Ozeantiefen und während der dunklen Wintermonate in den polaren Meeren auf. Trotz vieler Bemühungen war es bisher nicht möglich, das Wachstum der Organismen im Labor anzuregen. Bisher war daher nichts über ihre Lebensweise bekannt, und ihre ökologische Rolle blieb ein Mysterium.

Im Wissenschaftsmagazin "Nature" beschreibt nun Dr. Martin Könneke zusammen mit Kollegen von der University of Washington in Seattle, USA, die erfolgreiche Kultivierung dieses bisher als unkultivierbar geltenden marinen Mikroorganismus. Der im Labor von Prof. David A. Stahl in Seattle kultivierte Stamm soll den wissenschaftlichen Namen Nitrosopumilus maritimus tragen, was übersetzt der "Ammonium-oxidierende Zwerg aus dem Meer" bedeutet. Der Name unterstreicht, so Könneke, die geringe Größe dieses Organismus von nur einem halben Tausendstel Millimeter, der selbst im Vergleich zu den meisten anderen Bakterien als Zwerg erscheint und nur schwer unter dem Lichtmikroskop sichtbar ist.

Durch die erfolgreiche Kultivierung konnten die Autoren aufklären, was Nitrosopumilus maritimus zum Wachsen benötigt und wie dieser Organismus in den kalten nährstoffarmen Bereichen der Ozeane überleben kann. Der Einzeller ist in der Lage seine Biomasse, wie beispielsweise die Pflanzen, aus Kohlendioxid aufzubauen. Seine Energie, die er zum Wachsen benötigt, gewinnt Nitrosopumilus maritimus durch die Veratmung von im Meerwasser gelöstem Ammonium. Aufgrund dieser Eigenschaften und der Häufigkeit der marinen Crenarchaeota ist davon auszugehen, dass diese einen großen Einfluss auf die Stickstoff- und Kohlenstoffkreisläufe der Erde haben.

Eine weitere Besonderheit der marinen Crenarchaeota ist die Tatsache, dass alle ihrer bisher kultivierten Verwandten nur bei Temperaturen oberhalb von 55 °C wachsen und in extrem heißen und sauren Lebensräumen vorkommen. Die Erforschung des Ursprungs der Crenarchaeota, also die Frage, ob die Vorfahren aus heißen Quellen oder aus dem kalten Ozean stammten, wird neben der Isolierung von weiteren marinen Crenarchaeota einen Forschungsschwerpunkt in den kommenden Jahren bilden.

Die Kultivierungsarbeit wurde im Labor von Prof. David A. Stahl an der University of Washington in Seattle durchgeführt. Dr. Könneke war während eines fast zweijährigen Forschungsaufenthalts in Seattle maßgeblich an der Entwicklung der Kultivierungsbedingungen und der Isolierung beteiligt. Seit Januar 2005 ist er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Paläomikrobiologie am ICBM in Oldenburg tätig.

Gerhard Harms | idw
Weitere Informationen:
http://www.icbm.de/pmbio
http://www.nature.com/nature/journal/v437/n7058/pdf/nature03911.pdf
http://www.uni-oldenburg.de/

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