Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ertappt: Mikrobielle „Methanfresser“ im Meeresboden nutzen Gasblasen zum Aufstieg in der Wassersäule

30.07.2015

Neuartiges Instrument zum Auffangen von Gasblasen (bubble catcher) liefert erste Beweise für einen bisher unbeachteten Transportprozess, der für die Reduktion des Klimagases Methan in der marinen Umwelt Bedeutung haben kann.

Um die Rolle von Mikroorganismen im Prozess der Methanregulierung im Meer besser zu verstehen, entwickelten Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) ein neues Gerät, mit dem sich der Transport dieser Organismen durch vom Meeresboden aufsteigende Methanblasen in die Wassersäule erfassen lässt.


Einsatz des IOW-Bubble-Catchers vor der Küste Kaliforniens: Projektleiter Oliver Schmale (r.) mit den Team-Kollegen Jens Schneider v. Deimling (GEOMAR, Kiel, links) und Katrin Kießlich (IOW, Mitte).

IOW


Blasenauffangtrichter des IOW-Bubble-Catchers über einer der Methanaustrittsstellen des Untersuchungsgebietes

University of California

Mit diesem sogenannten „Bubble Catcher“ gelang nun erstmals der Nachweis, dass Methan-konsumierende Bakterien tatsächlich auf diesem Weg aus dem Sediment ins freie Wasser gelangen. Dieser Transportprozess kann somit von Bedeutung für die Reduktion des Klimagases Methan in der marinen Umwelt und damit für das Klimageschehen auf der Erde sein.

Zu verstehen, auf welchem Wege Methan in die Atmosphäre gelangt und welche Prozesse das verhindern können, ist ein wichtiges Ziel der Umweltforschung. Auch in der Meeresforschung sind weltweit Methanquellen wie untermeerische Schlammvulkane, Kohlenwasserstoff-Austrittsgebiete (Seeps) und die Organik-reichen Sedimente in Randmeeren wie der Ostsee im Fokus der Untersuchungen. Marine Methanquellen sind zahlreich und vielfältig.

Auf dieses umfangreiche Angebot haben sich Mikroorganismen spezialisiert: So nutzen vor allem Methan-oxidierende Bakterien im Freiwasser und methanotrophe Archaeen am Meeresboden Methan als Energie- und Kohlenstoffquelle. Dabei wandeln sie es in Karbonate und Biomasse oder in das im Vergleich zum Methan weniger potente Treibhausgas Kohlendioxid um.

Dieser effektive Prozess verhindert normalerweise, dass Methan aus dem Meeresboden bis an die Wasseroberfläche und damit auch in die Atmosphäre gelangt. Wenn jedoch so viel Methan austritt, dass es in Form von Gasblasen vom Meeresboden aufsteigt, funktioniert der mikrobielle Methanfilter im Sediment und in der Wassersäule nicht mehr: Die hohe Geschwindigkeit der Blasen führt das Methan zu rasch an den Zonen vorbei, in denen die Methan-umsetzenden Mikroorganismen leben.

Aus anderen aquatischen Umgebungen wie z. B. dem Grundwasser ist bekannt, dass Blasen an ihrer Außenhaut Mikroorganismen transportieren können. Unbeachtet blieb aber bislang der blasenvermittelte Transport zwischen Sediment und Wassersäule. Dies war der Ansatzpunkt für das Team der IOW-WissenschaftlerInnen um den Meereschemiker Oliver Schmale und seinen KollegInnen vom Kieler GEOMAR sowie der University of California, die mit dem extra für diesen Zweck entwickelten Bubble Catcher untersuchen wollten, ob methanotrophe Bakterien im Sediment über ein Anheften an die Gasblasenhaut am Aufstiegsprozess der Gasblasen teilnehmen und ob auf diesem Wege das umgebende Wasser kontinuierlich mit diesen Organismen geimpft wird.

Der Nachweis eines solchen Prozesses ist allerdings nicht einfach, da die Gasblasen und die daran anheftenden Mikroorganismen möglichst kontaminationsfrei an der Blasenaustrittsstelle eingefangen werden müssen. Während einer Pilot Studie vor der Küste Kaliforniens gelang es dem Forscherteam jedoch nun erstmals, über einem natürlichen Methan-Austritt die entweichenden Blasen in dem mit künstlichem, sterilen Meerwasser gefüllten Zylinder des Bubble Catchers einzufangen. Durch anschließende mikroskopische Analysen (CARD-FISH) wiesen sie nach, dass Methan-oxidierende Bakterien die Methanblasen begleiteten.

Oliver Schmale: „Wir wissen jetzt, dass methanotrophe Bakterien aus dem Sediment die Gasblasen tatsächlich als ‚Mitfahrgelegenheit‘ nutzen und so in die umgebende Wassersäule transportiert werden. Weitere Untersuchungen müssen nun zeigen, ob die Bakterien nach ihrem Umgebungswechsel weiterhin in der Wassersäule aktiv bleiben und so den Transport des Treibhausgases in die Atmosphäre vermindern.“

Publiziert wurden die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanzierten Arbeiten kürzlich in der Fachzeitschrift Continental Shelf Research:
Schmale, O., I. Leifer, J. S. v. Deimling, C. Stolle, S. Krause, K. Kießlich, A. Frahm and T. Treude (2015). Bubble transport mechanism: indications for a gas bubble-mediated inoculation of benthic methanotrophs into the water column. Cont. Shelf Res. 103: 70-78, doi:10.1016/j.csr.2015.04.022

*Kontakt:
Dr. Oliver Schmale, Sektion Meereschemie, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Tel.: 0381 5197 305, oliver.schmale@io-warnemuende.de

Dr. Barbara Hentzsch, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Tel.: 0381 – 5197 102, barbara.hentzsch@io-warnemuende.de

Das IOW ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 89 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung gehören. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Bund und Länder fördern die Institute gemeinsam. Insgesamt beschäftigen die Leibniz-Institute etwa 18.100 MitarbeiterInnen, davon sind ca. 9.200 WissenschaftlerInnen. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,64 Mrd. Euro. (http://www.leibniz-gemeinschaft.de)

Dr. Barbara Hentzsch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: 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....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

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

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften