Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tiefsee-Methanfresser eingefangen

14.05.2008
Erstmals ist es gelungen, syntrophisch lebende (also sich gegenseitig fütternde) Tiefsee-Mikroorganismen, die den Austrag von Methan aus dem Ozeanboden in die Atmosphäre entscheidend verringern, aufzureinigen und ihre Genome zu sequenzieren.

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig und des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena untersuchten Mikroorganismen, die unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob) Methan oxidieren und damit einen wichtigen Baustein im globalen Kohlenstoffkreislauf darstellen.

Diese Methan oxidierenden Mikroorganismen "fressen" mehr als 80 Prozent des Methans - ein 20fach stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid - welches sich kontinuierlich aus riesigen Methanhydrat-Lagern im Ozeanboden löst. Obwohl die Bedeutung dieser Mikroorganismen für das Klima der Erde seit 1999 bekannt ist und verschiedenste Forschergruppen weltweit an der Isolierung dieser Gemeinschaften von Archaeen-Bakterien arbeiten, war dies bisher nicht gelungen.

Die Forscher um Dr. Annelie Pernthaler vom UFZ entwickelten ein neues molekularbiologisches Verfahren, um ausgewählte Spezies an Mikroorganismen von hochkomplexen natürlichen Gemeinschaften zu trennen, um diese dann isoliert genauer zu untersuchen. Die Ergebnisse sind überraschend: Neben der Identifizierung aller für die anaerobe Methanoxidation verantwortlichen Gene wurden neue bakterielle Partner dieser syntrophischen Mikroorganismen entdeckt sowie die Fähigkeit zur Stickstoff (N2)-Fixierung demonstriert. Die Arbeit wurde in der aktuellen Ausgabe der renommierten amerikanischen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publiziert.

... mehr zu:
»Methan »UFZ

Die Schönheit der kleinen Dinge ans Licht gebracht Mikroorganismen sind die verborgende Mehrheit auf unserem Planeten: Es gibt über 100 Millionen Mal mehr mikrobielle Zellen als Sterne im sichtbaren Universum. Zusammen bilden sie etwa 90 Prozent der gesamten Biomasse auf der Erde.

Doch wir wissen bisher nur sehr wenig darüber, was die meisten dieser Mikroorganismen eigentlich tun. Nicht nur ihre geringe Größe erschwert es, sie zu untersuchen. Die meisten Mikroorganismen wachsen im Labor nicht, was jegliche Untersuchung sehr erschwert bzw. unmöglich macht.

Die Entwicklung neuer molekulare Techniken erlaubt jetzt die Erforschung von mikrobiellen Gemeinschaften, dort wo sie leben: in der Natur. Unser Wissensschatz über die Fähigkeiten von Mikroorganismen erweitert sich dadurch explosionsartig. Eine dieser Techniken ist die Genomsequenzierung, also das Lesen des genetischen Codes eines Organismus, welche an einzelnen Organismen sehr gut funktioniert, wie beispielsweise bei der Sequenzierung des menschlichen Genoms. Leider ist die hohe Komplexität natürlicher mikrobieller Gemeinschaften ein großes Problem.

Dieses Sammelsurium an Genen ist kaum einzelnen Organismen noch ganzen Stoffwechselprozessen zuzuordnen - vergleichbar mit einem Puzzle, das eine Milliarde Teilchen hat, man besitzt aber nur knapp 300 und muss nun versuchen herauszufinden, wo welches Teilchen hingehört und wie das ganze Bild aussehen könnte.

Wissenschaftler des UFZ und des Caltech haben nun ein Verfahren entwickelt, das dieses Problem löst. Dr. Annelie Pernthaler und Kollegen markierten die Mikroorganismen, die sie interessierten, mit winzigen Eisenkügelchen und zogen sie mit einem Magneten aus dem Tiefseesediment heraus.

Diese Mikroorganismen sind Archaeen, die mit Sulfat reduzierenden Bakterien zusammen leben, um gemeinsam einen thermodynamisch komplizierten Prozess auszuführen: die anaerobe Oxidation von Methan (AOM). Diese bisher relativ unerforschten Lebensgemeinschaften leben in den Sedimenten der Weltmeere direkt über Methanhydrat-Lagern und verringern deutlich ein Entweichen dieses Treibhausgases in die Atmosphäre. Nach der Sequenzierung von etwa einem Drittel des Genoms dieser Mikroorganismen konnten alle für die anaerobe Methanoxidation verantwortlichen Gene identifiziert werden. Die Forscher entdeckten außerdem noch drei weitere Bakterienarten, die huckepack auf den Archaeen leben.

Ihre Rolle im Methankreislauf ist jedoch noch unklar. Dr. Pernthaler und Kollegen fanden außerdem Gene für die Fixierung von N2 (Stickstoff) und zeigten in Laborexperimenten, dass die Archaeen diesen Prozess tatsächlich durchführen. Diese Ergebnisse sind sehr überraschend, da angenommen wird, dass diese Archaeen Energie limitiert sind, die Fixierung von N2 aber sehr viel Energie verbraucht.

Die Fähigkeit, Partnerschaften mit anderen Mikroorganismen zu bilden, kombiniert mit einem vielseitigen Stoffwechselpotenzial, könnte das Geheimnis der weiten Verbreitung dieser bedeutenden Gruppe von Mikroorganismen sein. Diese Arbeit wurde in Wissenschaftsmagazin PNAS am 13. Mai 2008 publiziert. Das Verfahren wurde patentiert (Pernthaler A, Orphan VJ (2007) US Patent 11/746,374).
http://idw-online.de/pages/de/news259970
http://www.ufz.de/index.php?de=640
Mehr zum Thema Mikrobiologie und zu anderen Themen rund um die Biodiversität finden Sie in einer Spezialausgabe des UFZ-Newsletters zur 9. Vertragsstaatenkonferenz der Konvention zur Biologischen Vielfalt (COP9), die vom 19. bis 30. Mai 2008 in Bonn stattfinden wird.
http://www.ufz.de/index.php?de=10690
http://www.ufz.de/index.php?de=16709
Publikation:
Pernthaler
A., Dekas, A.E., Brown C.T., Goffredi S., Embaye T., Orphan V.J. (2008): Diverse syntrophic partnerships from deep-sea methane vents revealed by direct cell capture and metagenomics.
PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences (13.
Mai 2008)
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0711303105
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/105/19/7052
http://www.pnas.org/current.shtml
Weitere fachliche Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Annelie Pernthaler
Telefon: 0341-235-1377, 1260
http://www.ufz.de/index.php?de=13987
http://www.planetofmicrobes.com/
oder über
Tilo Arnhold (UFZ-Pressestelle)
Telefon: 0341-235-1269
E-mail: presse@ufz.de
Weiterführende Links:
California Institute of Technology:
http://www.caltech.edu/
Press Release: Partnerships of Deep-Sea Methane Scavengers
Revealed
http://mr.caltech.edu/media/Press_Releases/PR13141.html
Archaeen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Archaeen
In-situ-Hybridisierung:
http://de.wikipedia.org/wiki/In_situ-Hybridisierung
The ninth meeting of the Conference of the Parties (COP 9)
http://www.cbd.int/cop9/
http://www.bmu.de/naturschutz_biologische_vielfalt/un-konferenz_2008/kurzinfo/doc/39640.php

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ wurde 1991 gegründet und beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle/S. und Magdeburg rund 830 Mitarbeiter. Es erforscht die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt in genutzten und gestörten Landschaften, insbesondere dicht besiedelten städtischen und industriellen Ballungsräumen sowie naturnahen Landschaften. Die Wissenschaftler des UFZ entwickeln Konzepte und Verfahren, die helfen sollen, die natürlichen Lebensgrundlagen für nachfolgende Generationen zu sichern. Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie, Verkehr und Weltraum. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 25.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,3 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).

Tilo Arnhold | UFZ Leipzig-Halle
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de

Weitere Berichte zu: Methan UFZ

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Polarstern ab heute unterwegs nach Spitzbergen, um Rolle der Wolken bei Erwärmung der Arktis zu untersuchen
24.05.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. (TROPOS)

nachricht Unterschiedliche Erwärmung von Arktis und Antarktis: Forscher sieht Höhenunterschied als Ursache
18.05.2017 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

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....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

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

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten