Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Enterhaken und Stacheldraht aus Treibhausgas: Ungewöhnliches mikrobielles Leben in der Tiefe

26.11.2014

Das mikrobielle Leben in der Tiefe liefert einen wichtigen Beitrag zu biogeochemischen Vorgängen verschiedenster Ökosysteme.

Ein Fenster in den Untergrund stellen tiefe Süßwasserquellen dar, die Mikroorganismen nach oben transportieren. Neben Bakterien finden sich darin auch sogenannte Archaeen. Diese Mikroorganismen bilden eine eigene Domäne des Lebens. Ein internationales ForscherInnenteam hat nun die Biologie eines bislang unkultivierten Archaeons untersucht und fand heraus, dass es Kohlendioxid verbraucht und damit zur CO2-Bilanz der Erde beiträgt. WissenschafterInnen der Universität Wien analysierten dessen Genom und seinen Stoffwechsel.


Modell des Nano-Enterhakens

Copyright: Christine Moissl-Eichinger


Nano-Enterhaken und Stacheldraht: Anheftungswerkzeug der aus der Tiefe stammenden Archaeen. Elektronenmikroskopische Aufnahme. Durchmesser Enterhaken: 60 nm

Copyright: Christine Moissl-Eichinger

Mikrobielle Gemeinschaften in der Tiefe sind im Allgemeinen schwer zugänglich, so dass diese "dunkle Materie" weitestgehend unentdeckt bleibt. Die dort gefundenen Archaeen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, z.B. im molekularen Aufbau und der Zellstruktur, deutlich von bakteriellen Mikroben.

Ein Team der Universität Regensburg (Christine Moissl-Eichinger, derzeit MedUni Graz) und der UC Berkeley, USA, in enger Kooperation mit ForscherInnen in Wien, Paris, Bremen, Freiburg und München haben in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachmagazin "Nature Communications" die Biologie eines bislang unkultivierten Archaeons aus Tiefenwasser genauer studiert.

Dieser Mikroorganismus ("Candidatus Altiarchaeum hamiconexum") wird in Form von Biofilmen an die Oberfläche von kalten Schwefelquellen in der Gegend um Regensburg und in den USA angespült. Mit modernsten molekularen Analysemethoden (Metagenomik, Transkriptomik, isotopen-basierte Lipidomik) verbunden mit ultrastrukturellen Untersuchungen boten sich den WissenschafterInnen faszinierende Einblicke in das neuartige Archaeon. Der Mikroorganismus besitzt einen besonderen Stoffwechsel, eine für Archaeen ungewöhnliche Doppelmembran, und etwa 100 einzigartige Zelloberflächenanhängsel, die er zur Anheftung an Oberflächen und anderen Zellen verwendet. Diese fädigen Gebilde zeigen eine ungewöhnliche Struktur: das Stacheldraht-artige Filament trägt einen winzigen Enterhaken am Ende (Durchmesser ca. 60 nm).

Als weiteres Highlight neben der Ultrastruktur wurde auch das Genom dieses ungewöhnlichen Mikroorganismus erfasst und analysiert. Die dafür notwendigen aufwändigen Computeranalysen wurden in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe um Thomas Rattei vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Universität Wien durchgeführt. "Genomforschung von Mikroorganismen direkt aus Umweltproben ist wie ein gigantisches Puzzle", so Thomas Rattei über die Rolle der Bioinformatik in diesem Projekt. "Zunächst mussten wir herausfinden, welche Bestandteile des Erbguts im Biofilm zu diesem Archaeons gehören. Erst dann konnten wir seine Bedeutung analysieren und seinen Stoffwechsel vorhersagen."

Besonders interessante Stoffwechseleigenschaften untersuchte die Arbeitsgruppe um Michael Wagner, ebenfalls vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Universität Wien, mit Hilfe des Nano-Sekundärionen-Massenspektrometers (NanoSIMS). "Wir haben mit dieser ultrasensitiven Technik aus der Genomanalyse abgeleitete Vorhersagen über den Stoffwechsel dieser Mikrobe experimentell überprüft. Wir konnten zeigen, dass das Archaeon – anders als ursprünglich gedacht – kein Acetat als Substrat verwendet, sondern seinen Zellkohlenstoff aus Kohlendioxid bezieht. Somit ist das Archaeon vermutlich ein wichtiger Verbraucher dieses Treibhausgases in der Tiefe und trägt so zur CO2-Bilanz des Ökosystems Erde bei", erklärt Michael Wagner.

Durch eine Kombination aus verschiedenen ungewöhnlichen Eigenschaften verschafft sich "Candidatus Altiarchaeum hamiconexum" also einen außerordentlichen Standortvorteil und kann somit seine Biotope auf eine bislang unbeschriebene Art und Weise dominieren.

Publikation in Nature Communications:
Thomas Rattei, Michael Wagner et al: Biology of a widespread uncultivated archaeon that contributes to carbon fixation in the subsurface. Nature Communications. November 26, 2014.
DOI: 10.1038/ncomm6497

Wissenschaftlicher Kontakt
Univ.-Prof. Mag. Dr. Thomas Rattei
Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
T +43-1-4277-766 80
thomas.rattei@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.900 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. www.univie.ac.at

1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum mit einem vielfältigen Jahresprogramm – unterstützt von zahlreichen Sponsoren und Kooperationspartnern. Die Universität Wien bedankt sich dafür bei ihren KooperationspartnerInnen, insbesondere bei: Österreichische Post AG, Raiffeisen NÖ-Wien, Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft, Stadt Wien, Industriellenvereinigung, Erste Bank, Vienna Insurance Group, voestalpine, ÖBB Holding AG, Bundesimmobiliengesellschaft, Mondi. Medienpartner sind: ORF, Die Presse, Der Standard.

Alexandra Frey | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse
21.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

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: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik