Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Im Scheinwerferlicht: Winzige „Helden“ in den Tiefen von Ostsee und Schwarzem Meer

19.01.2012
Mikrobiologen vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung in Warnemünde (IOW) beschreiben erstmals umfassend ein Bakterium, das an den Grenzen so genannter „Todeszonen“ in Ostsee und Schwarzem Meer die Ausbreitung giftigen Schwefelwasserstoffes verhindert.

Sauerstoff ist auch unter Wasser ein lebenswichtiges Element. Weltweit treten in den Meeren jedoch mit zunehmender Tendenz Sauerstoff-Minimum-Zonen auf. Zu den prominentesten Vertretern dieses Phänomens gehören die so genannten „Todeszonen“ in der Ostsee und dem Schwarzem Meer.

Hier herrscht am Boden regelmäßig, bzw. im Falle des Schwarzen Meeres sogar permanent, Sauerstoffmangel, begleitet vom Auftreten toxischen Schwefelwasserstoffs (Sulfid). Aber auch in Meeresregionen, die für die globale Fischereiwirtschaft von enormer Bedeutung sind, wie die nährstoffreichen Auftriebsgebiete an der Südwestküste Afrikas, treten Sauerstoffminimumzonen auf.

Wegen der hohen ökonomischen Schäden und der postulierten und in Ansätzen bereits beobachteten Zunahme dieser Phänomene arbeiten weltweit Biogeochemiker und Mikrobiologen zusammen mit Physikalischen Ozeanographen an der Erforschung der Mechanismen. Dass die Ausbreitung der Sulfide durch Bakterien verhindert werden kann, weiß man bereits seit einiger Zeit. Unklar war jedoch, wie dieser Prozess genau funktioniert, da die beteiligten Organismen kaum bekannt waren.

Den Mikrobiologen des IOW gelang es nun erstmals, einen Hauptakteur bei der Sulfid-Entgiftung in Sauerstoffminimumzonen zu isolieren, zu kultivieren und hinsichtlich seiner Physiologie zu untersuchen. Zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie in Bremen konnte außerdem seine genetische Ausstattung umfassend beschrieben werden.
„Sulfurimonas gotlandica“ ist die vorläufige Bezeichnung dieses Vertreters der so genannten Epsilonproteobakterien, den die Warnemünder in der Grenzschicht zwischen Sauerstoff-haltigem (oxischem) und Sauerstoff-freiem (anoxischem) Wasser im Gotlandbecken in der zentralen Ostsee in großer Häufigkeit fanden. Seine Eigenschaften sind erstaunlich: bei der Wahl seiner Energiequellen beschränkt sich dieses Bakterium nicht auf Sulfid, sondern ist äußerst flexibel und kann deshalb sowohl im oxischen als auch im anoxischen Wasser leben. Die genetische Analyse zeigt, dass es mit einer Umweltsensorik und einer hohen Beweglichkeit ausgestattet ist, die es ihm ermöglichen, die energetisch günstigsten Umgebungen aktiv aufzusuchen. Zu der ökologisch so bedeutenden Fähigkeit der Sulfidentgiftung gesellen sich weitere wichtige Eigenschaften: Die Zellen sind in der Lage, Nitrat zu elementarem Stickstoff zu reduzieren (die so genannte Denitrifizierung, die überdüngten Gewässern hilft, einen Teil des Nährstoffs Stickstoff los zu werden), und können die Energie dazu benutzen, im Dunkeln CO2 zu fixieren, um so Biomasse aufzubauen.

Mit „S. gotlandica“ haben die Warnemünder Mikrobiologen nun der Wissenschaft einen Modellorganismus zur Verfügung gestellt, der einerseits repräsentativ für eine ganze Gruppe von relativ ungewöhnlichen Bakterien ist, an dem andererseits so wichtige Prozesse wie die Sulfidentgiftung modellhaft im Labor studiert werden können. Dies wird es der wissenschaftlichen Gemeinschaft insgesamt erleichtern, marine „Todeszonen“ zu verstehen und eventuell sogar aktiv beeinflussen zu können.
Die Arbeitsgruppe um Klaus Jürgens hat damit einmal mehr bewiesen, dass die Ostsee mit ihren sehr wechselhaften Umweltbedingungen und starken Gradienten ein ideales „Modell-Meer“ für die Untersuchung weltweit auftretender Prozesse ist.

Die beschriebenen Arbeiten wurden mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung durchgeführt. Die Ergebnisse sind nachzulesen unter:

Grote, J., Schott, T., Bruckner, C.G., Glöckner, F.O., Jost, G., Teeling, H., Labrenz, M., Jürgens, K. (2012): Genome and physiology of a model Epsilonproteobacterium responsible for sulfide detoxification in marine oxygen depletion zones. PNAS 109: 506-510.

Kontakte für Rückfragen:
Prof. Dr. Klaus Jürgens, 0381 / 5197 250, Sektion Biologische Meereskunde, IOW
Dr. Barbara Hentzsch, 0381 / 5197 102, Öffentlichkeitsarbeit, IOW

Das IOW ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, zu der zurzeit 87 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 16.800 MitarbeiterInnen, davon sind ca. 7.800 WissenschaftlerInnen, davon wiederum 3.300 NachwuchswissenschaftlerInnen. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,4 Mrd. Euro, die Drittmittel betragen etwa 330 Mio. Euro pro Jahr.

Dr. Barbara Hentzsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: 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...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | 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

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie