Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrobiologen enttarnen rätselhafte „Comammox“-Mikroben

21.12.2015

Die Nitrifikation spielt eine Schlüsselrolle im natürlichen Stickstoffkreislauf der Erde. Der von Mikroorganismen durchgeführte Prozess besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Schritten. Seit über 100 Jahren gingen Experten davon aus, dass verschiedene Mikroorganismen für diese Abläufe verantwortlich sind. Ein internationales Forscherteam, unter Beteiligung der DVGW-Forschungsstelle an der Technischen Universität Hamburg (TUHH), hat nun – völlig konträr zum Lehrbuchwissen – Mikroben entdeckt, die die komplette Nitrifikation allein durchführen: ein Meilenstein in der Mikrobiologie. Publiziert wurde die Studie im renommierten Wissenschaftsjournal "Nature".

Bislang wurde die Nitrifikation als Zusammenspiel zweier Prozesse angesehen, bei dem durch verschiedene Mikroorganismen zuerst Ammonium zu Nitrit und anschließend Nitrit zu Nitrat oxidiert wird. Diese funktionelle Trennung hat die Mikrobiologen seit 125 Jahren verwundert.

Seitdem sind sie auf der Suche nach dem Organismus, der die vollständige Oxidation des Ammoniums zum Nitrat in einer Zelle durchführt („Comammox" = complete ammonia oxidizer). Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Michael Wagner und Holger Daims von der Universität Wien und Partnern aus Russland, Dänemark und Deutschland zeigten nun, dass Nitrit-Oxidierer der Gattung Nitrospira zur vollständigen Nitrifikation in der Lage sind und durch die Oxidation von Ammonium zu Nitrat in einem einzigen Organismus wachsen.

Die Bakterienkultur, mit der diese Entdeckung gelang, stammte aus einem 1200 m tiefen russischen Bohrloch zur Öl-Exploration. Völlig überraschend wurden funktionelle Schlüsselgene von diesen Comammox-Nitrospira in vielen Böden und Gewässern und in neuen Metagenomen von Kläranlagen und Brunnen zur Grundwasserförderung für die Trinkwasseraufbereitung nachgewiesen.

„Der Nachweis der Comammox-Nitrospira im Bereich der Trinkwasseraufbereitung zeigt deutlich die weite Ver-breitung dieser Bakterien in der Umwelt an“, erläutert Bernd Bendinger. Auch in der Trinkwasseraufbereitung müsste ein Umdenken erfolgen, denn Bakterien der Gattung Nitrospira könnten auch hier die wichtigsten Nitrifikanten sein“. Diese Entdeckung ändert grundlegend unser Bild von der Nitrifikation und wird voraussichtlich weitreichenden Einfluss auf zukünftige Forschung der Mikrobiologie des Stickstoffkreislaufes haben.

Die Wissenschaftler publizieren ihre Ergebnisse in "Nature" nach Abstimmung gleichzeitig mit Kollegen von der Radboud University Nijmegen (Niederlande), die in einem Biofilter einer Fischzucht ebenfalls Comammox-Nitrospira identifiziert hatten.

Bernd Bendinger ist Gruppenleiter Mikrobiologie der DVGW-Forschungsstelle an der Technischen Universität Hamburg (TUHH), die dem Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung angegliedert ist und von Prof. Dr.-Ing. Mathias Ernst geleitet wird.

Die DVGW-Forschungsstelle führt mit einem interdisziplinä-ren Team praxisnahe Forschung und wissenschaftliche Beratung zur Optimierung und Problemlösung für die Trinkwasserversorgung durch. Die Themen reichen von der Wassergewinnung bis zur -verteilung. Forschungsschwerpunkte sind u.a. Mikrobiologie und Wasserchemie der Trinkaufbereitung und -verteilung, Biofilme, Membranverfahren und Energieeffizienz.

Publikation in Nature
"Complete Nitrification by Nitrospira Bacteria": Holger Daims, Elena V. Lebede-va, Petra Pjevac, Ping Han, Craig Herbold, Mads Albertsen, Nico Jehmlich, Mar-ton Palatinszky, Julia Vierheilig, Alexandr Bulaev, Rasmus H. Kirkegaard, Martin von Bergen, Thomas Rattei, Bernd Bendinger, Per H. Nielsen, Michael Wagner; in Nature,
DOI: 10.1038/nature16461

Die Print-Versionen des Artikels erscheint in der Nature-Ausgabe 24.-31.12.2015.

Weitere Informationen
Dr. Bernd Bendinger
DVGW-Forschungsstelle TUHH
Am Schwarzenberg-Campus 3
21073 Hamburg
T +49 40 42878 3095
bendinger@tuhh.de

Prof. Dipl.-Biol. Dr. Michael Wagner
Assoz. Prof. Dipl.-Biol. Dr. Holger Daims
Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung
Universität Wien, 1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-76600/ 76604
wagner@microbial-ecology.net
daims@microbial-ecology.net

Jamsine Ait-Djoudi | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.tuhh.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur
17.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Magenkrebs: Auch Bakterien können Auslöser sein
17.08.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: 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...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten