Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dinner in the Dark – ein delikates Wechselspiel der Mikroorganismen

24.11.2017

Mikroorganismen, die in der Tiefsee gelösten anorganischen Kohlenstoff fixieren, haben einen wesentlichen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Vielfalt der Mikroorganismen und deren Energiequellen sind selbst nach Jahrzehnten der Tiefseeforschung ein wissenschaftliches Rätsel. MeeresforscherInnen um Gerhard J. Herndl von der Universität Wien und vom amerikanischen Bigelow Laboratory for Ocean Sciences haben nun den Beweis erbracht, dass Nitrit-oxidierende Bakterien der Tiefsee Hauptakteure bei der Umwandlung von Kohlendioxid in Biomasse sind. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im renommierten Fachjournal "Science".

Mikroorganismen in der Tiefsee sind für biogeochemische Kreisläufe in den Ozeanen von entscheidender Bedeutung. Mehr als zwei Drittel dieser Mikroben finden sich unterhalb von 200 Metern Tiefe in Bereichen, wo kein Sonnenlicht mehr eindringt. Um dies zu kompensieren nutzen Tiefsee-Mikroben eine Vielfalt an Energiequellen und Stoffwechselwegen.


Die Sammelrosette mit den 20 Liter Sammelgefäßen wird zu Wasser gelassen, um Wasserproben aus bis zu 5000 m Tiefe zu sammeln.

Copyright: Alexander Bochdansky


Probennahme auf dem spanischen Forschungsschiff Sarmiento de Gamboa aus Sammelflaschen, in denen Wasser aus verschiedenen Tiefen eingeschlossen ist.

Copyright: Alexander Bochdansky

Das Team um Gerhard J. Herndl vom Department für Limnologie und Bio-Ozeanographie der Universität Wien hat auf zahlreichen Forschungsreisen im Atlantik die Aktivität dieser Mikroorganismen gemessen und dabei Material für Genomanalysen gesammelt, welche die Stoffwechselwege verschiedener Mikroben aufklären sollen.

Dinner in the Dark

Alle Organismen unterhalb der sonnendurchfluteten Oberflächenschichten des Meeres leben von pflanzlichem Plankton, das Sonnenergie, Kohlendioxid sowie anorganische Nährstoffe wie Nitrat, Ammonium und Phosphat verwendet, um Biomasse aufzubauen. Der überwiegende Teil dieser pflanzlichen Stoffe wird von heterotrophen Organismen gefressen, wodurch ein Großteil des organischen Kohlenstoffs wieder in Kohlendioxid umgewandelt wird.

Nur circa zehn bis 30 Prozent des durch Photosynthese umgewandelten Materials wird in die Tiefen unterhalb von 150 Metern als Partikelregen exportiert und dient damit als Nahrungsquelle in der Wassersäule der Tiefsee.

In den finsteren Regionen der Ozeane wird dieser Partikelregen konsumiert, wobei Mikroben eine wesentliche Rolle spielen. Sie wandeln einen Großteil dieses organischen Partikelregens in seine anorganischen Bestandteile um, remineralisieren dabei Proteine, wandeln letztlich Ammonium in Nitrit und dieses in weiterer Folge in Nitrat um. Bei diesem rein mikrobiellen Prozess wirken Bakterien und Thaumarchaeota zusammen.

In der aktuellen Studie, welche unter Beteiligung der Universität Wien sowie von Forschungsinstituten aus den USA, Kanada, Japan und Frankreich durchgeführt wurde, konnten Nitrit-oxidierende Bakterien der Tiefsee als wichtige Umwandler von Kohlendioxid in Biomasse identifiziert werden. Der genetische Blueprint mariner Nitrit-oxidierender Bakterien lässt die AutorInnen vermuten, dass eine Wechselwirkung zwischen Thaumarchaeota und Nitrit-oxidierenden Bakterien in der Energienutzung in der Tiefsee besteht. "Dieses 'Dinner in the Dark'-Szenario stellt eine bisher übersehene Komponente des marinen Stickstoffkreislaufs dar und wird die Forschung auch in Zukunft beschäftigen", erklärt Gerhard J. Herndl, Meeresbiologe an der Universität Wien.

Die Gästeliste

Im Vergleich zu den wohl bekanntesten chemoautotrophen Mikroorganismen, den marinen Thaumarchaeota, sind marine Nitrit-oxidierende Bakterien relativ unerforscht. Bisher konnten nur wenige Vertreter kultiviert werden und auch das Rekrutieren neuer Sequenzen hat sich als schwierig erwiesen. "Wir waren besonders überrascht, dass wir eine große Anzahl an Einzelzellgenomen, die aus bis zu vier Kilometern Tiefe stammen, als Nitrit-oxidierende Bakterien identifizieren konnten", so Herndl. Nitrospina stellt damit eine der wichtigsten Mikroben der Tiefsee dar, die CO2 fixieren.

Die Arbeit an der Studie über die marinen Nitrit-oxidierenden Bakterien wurde unter anderem vom Wissenschaftsfonds (FWF) sowie vom European Research Council (ERC) gefördert.

Publikation in "Science"
"Major role of nitrite-oxidizing bacteria in the dark ocean carbon fixation": Maria G. Pachiadaki, Eva Sintes, Kristin Bergauer, Julia M. Brown, Nicholas R. Record, Brandon K. Swan, Mary Elizabeth Mathyer, Steven Hallam, Purificacion Lopez-Garcia, Yoshihiro Takaki, Takuro Nunoura, Tanja Woyke, Gerhard J. Herndl, Ramunas Stepanauskas
DOI: 10.1126/science.aan8260

Wissenschaftlicher Kontakt
Gerhard J. Herndl
Dept. of Limnology & Bio-Oceanography
Division Bio-Oceanography
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-76431
M +43-664-60277-76431
gerhard.herndl@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Stephan Brodicky
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 41
stephan.brodicky@univie.ac.at

Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.500 MitarbeiterInnen, davon 6.600 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 94.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit 174 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics