Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nachweis gelungen: Bakterienzellen in der Tiefen Biosphäre sind lebendig!

25.02.2005


An Bord des Forschungsschiffs Joides Resolution.Bild: ODP Program, www.iodp.org


Das Forschungsschiff Joides Resolution, auf dem die Forscher auf dem Fahrtsabschnitt 201 (Leg 201) im östlichen Pazifik unterwegs waren. Bild: ODP Program, www.iodp.org


Internationales Forscherteam entdeckt Leben unterhalb des Meeresbodens


Was sich in der Tiefen Biosphäre unterhalb des Meeresbodens abspielt, konnte man lange Zeit nur ahnen. Jetzt hat die Auswertung der Daten eines internationalen Forscherteams gezeigt, dass die Bohrkerne aus dem östlichen Pazifik lebendige Bakterien enthalten. Beteiligt war das Team um Dr. Axel Schippers von der Bundesanstalt für Geologie und Rohstoffe in Hannover zusammen mit Kollegen vom Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie und Wissenschaftlern des GeoForschungszentrums Potsdam sowie der School of Earth, Ocean and Planetary Sciences in Wales, UK. Schippers konnte mit neu entwickelten empfindlichen Nachweistechniken erstmals zeigen, dass in den reichlich vorhandenen Zellen ein wichtiger Bestandteil allen Lebens vorkommt, die sehr instabile ribosomale RNA. Die Forscher fanden lebendige Zellen in bis zu 16 Millionen Jahre alten Sedimenten (Nature, 24. Februar 2005).

Marine Sedimente bedecken etwa 70 % der Erdoberfläche und man schätzt anhand von ausgewerteten Bohrungen, dass ungefähr 10 - 30 % aller Mikroorganismen dort tief verborgen sind. In den oberen Schichten fanden die Forscher bei einer Ausfahrt mit dem Forschungsbohrschiff Joides Resolution 100 Millionen Zellen pro Milliliter, bis zu einer Tiefe von 40 Metern sank dieser Wert auf eine Million pro Milliliter ab. In 400 Metern Tiefe fanden die Forscher in der Probe immerhin noch 100 000 Zellen.


Die Wissenschaftler standen jedoch vor dem Problem zu unterscheiden, ob es sich bei diesen Zellen um lebendige oder tote handelt. Schippers und Kollegen gelang es, mit zwei hochempfindlichen Methoden einen Zellbestandteil nachzuweisen, der nur in lebenden Zellen zu finden ist: Ribosomale RNA (Ribonukleinsäure). Diese RNA-Moleküle sind Bestandteil des Proteinsyntheseapparats und damit lebensnotwendig für alle Arten von Zellen. Am Ribosom entstehen wie am Fließband neue Proteine und Werkzeuge (Enzyme), die die Zelle zum Leben braucht.

Die CARD-FISH-Technik und die quantitative Polymerase-Chain-Reaction (Q-PCR) sind zurzeit die empfindlichsten Methoden, mit denen man lebende Zellen nachweisen kann. Beide Techniken wurden am Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie erstmals zur Anwendung von Meeressedimenten optimiert und erfolgreich eingesetzt. Dabei nutzten die Forscher die spezifische Bindung eines kurzen Stücks einzelsträngiger DNA (Gensonde, Primer bzw. Oligonukleotid) an die in den Mikroorganismen vorhandenen Sequenzen auf der ribosomalen RNA. Bei der Q-PCR wird ein Stück dieser labilen ribosomalen RNA in eine DNA-Kopie umgeschrieben und dann künstlich vermehrt. Bei diesem Prozess wird ein Farbstoffmolekül in das Produkt eingebaut, das man quantitativ genau erfassen kann. So konnten die Forscher die Anzahl der Ausgangsmoleküle in der Probe bestimmen.

Bei der CARD-FISH-Methode besteht der Trick darin, an eine spezifische Gensonde ein aktives Enzym zu koppeln, das eine starke Farbreaktion bei entsprechender Behandlung hervorruft. Gensonde mit Enzym müssen nun in die Zellen geschleust werden, die Probe angefärbt und unter dem Mikroskop ausgewertet werden. Nur in den Zellen, in denen die Gensonde andocken konnte, erkennt man ein deutliches Signal. Die erhaltenen Lebend-Zellzahlen verglichen die Forscher mit der Gesamtzellzahl, die auch tote Zellen mit einschließt. Bei den Bohrkernen im östlichen Pazifik sind nach CARD-FISH- und Q-PCR-Analyse mindestens zwischen 10 bis 30 % aller Zellen lebendig. Mit diesen Werkzeugen gelang es Schippers und Kollegen auch, die Tiefenverteilung der Spezies an verschiedenen Standorten zu vergleichen. An den Ozeanrändern fanden sie deutlich mehr Bakterien als Archaeen, die typischen Einzeller der extremen Standorte. Je tiefer sie bohrten, umso geringer wurde der Anteil an Archaeen.

Von anderen Messungen am selben Bohrkern schätzten die Forscher, wieviel Biomasse im Meeresboden neu entsteht. Zusammen mit der Anzahl lebendiger Zellen konnten sie jetzt berechnen, wie lang ihre Verdopplungszeit ist. Zu ihrer Überraschung teilen sich die Bewohner der Tiefe genauso schnell wie ihre auf dem Meeresboden lebenden Vettern. Je nach Art kamen sie auf Werte von einem Viertel Jahr bis zu 22 Jahren. Sie wachsen langsam, aber im geologischen Zeitrahmen spielen sie eine wichtige Rolle. Sie leben, aber ihr Leben läuft sehr langsam ab. Was sie genau machen und welchen Einfluss sie auf die globalen Kreisläufe und das Weltklima nehmen, bleibt noch zu erforschen.

Verwandte Links:

[1] BGR: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover
www.bgr.de

[2] Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, Bremen
www.mpi-bremen.de/Max-Planck-Institut_fuer_marine_Mikrobiologie_in_Bremen.html

[3] GeoForschungsZentrum Potsdam
www.gfz-potsdam.de

[4] School of Earth, Ocean and Planetary Sciences, Cardiff University, Wales, UK
www.earth.cardiff.ac.uk/

Dr. Axel Schippers | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Biosphäre Bohrkern Enzym Gensonde Meeresboden Probe RNA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Neue Grundlagen für die Verbesserung von Klima-und Vegetationsmodellen
08.08.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

nachricht Kohlenstoff-Transporte ins Erdinnere: Bayreuther Forscher entdecken hochstabile Carbonat-Strukturen
01.08.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

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...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

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

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie