Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erbgut des geheimnisvollen Nitrospira-Bakteriums entschlüsselt

13.07.2010
Ein internationales ForscherInnenteam unter der Leitung von Holger Daims und Michael Wagner vom Department für Mikrobielle Ökologie der Universität Wien hat das Erbgut von Nitrospira entschlüsselt.

Dabei handelt es sich um eines für den Stickstoffkreislauf der Natur und die Abwasserreinigung wichtiges Bakterium. Im Rahmen dieses vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds geförderten Forschungsprojekts wurden unerwartete Eigenschaften von Nitrospira entdeckt und überraschende Einblicke in die Evolution des Stickstoffkreislaufs gewonnen. Die Ergebnisse erscheinen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift PNAS.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde der Haber-Bosch-Prozess zur industriellen Herstellung von Ammoniak erfunden. Etwa 100 Millionen Tonnen des so hergestellten Ammoniaks werden jährlich zur Produktion von stickstoffhaltigen Düngern für die Landwirtschaft verwendet. Ihr Einsatz trägt wesentlich zur Ernährung der Weltbevölkerung bei, führt aber andererseits zur Überfrachtung von Böden und Gewässer mit Stickstoff, dem Verschwinden empfindlicher Tier- und Pflanzenarten sowie zur Eutrophierung – dem "Umkippen" – von Gewässern. Hinzu kommen Stickstoffverbindungen aus anderen industriellen Prozessen und Haushaltsabwässern.

Nitrospira spielt bei Abwasserreinigung wichtige Rolle

Die Folgen dieser Belastung für die natürlichen Systeme des Stickstoff-Recyclings, den so genannten Stickstoffkreislauf, sind noch weitgehend unbekannt. Ein wesentlicher Teil dieses Kreislaufs ist die Nitrifikation – die Oxidation von Ammoniak zu Nitrit und weiter zu Nitrat – welche nur von Mikroorganismen durchgeführt wird. Für den zweiten Schritt der Nitrifikation sind hauptsächlich Nitrit oxidierende Bakterien der Gattung Nitrospira verantwortlich. Sie spielen auch in Kläranlagen eine entscheidende Rolle, da die Nitrifikation unverzichtbarer Teil der biologischen Abwasserreinigung ist.

Bislang wusste man sehr wenig über die Biologie dieser so wichtigen Mikroben, denn die Zucht von Nitrospira im Labor ist extrem schwierig. Einem Team von ForscherInnen aus Österreich, Frankreich, Deutschland und den Niederlanden ist nun mit Hilfe eines metagenomischen Ansatzes erstmals die Analyse des Erbguts eines Nitrospira-Bakteriums aus einer Kläranlage gelungen.

Nitrospira – äußerst effizientes Bakterium

Zu den überraschenden Ergebnissen dieser Studie zählt, dass die biochemischen Systeme zur CO2-Fixierung und Nitrit-Oxidation von Nitrospira effizienter als die anderer Nitrit oxidierender Bakterien sind, was die Schlüsselrolle von Nitrospira in der Natur erklärt. Zudem kann Nitrospira lebensnotwendige Energie nicht nur aus Nitrit, sondern auch aus einigen Kohlenstoffverbindungen beziehen und giftige Chlorverbindungen abbauen.

Neue Erkenntnisse zur Evolution des Stickstoffkreislaufs

Vergleiche des Erbguts von Nitrospira mit dem anderer Nitrit oxidierender Bakterien zeigen, dass die Nitrit-Oxidation sich im Lauf der Evolution mehrfach unabhängig entwickelt hat. Wichtige Gene teilt Nitrospira sogar mit Bakterien, die einen ganz anderen Schritt des Stickstoffkreislaufs durchführen. Demnach ist die Evolution des Stickstoffkreislaufs wesentlich komplexer verlaufen als bisher bekannt. Die neuen Einblicke in die Biologie von Nitrospira sind Basis weiterer Studien mit dem Ziel, die Folgen menschlichen Handelns für den Stickstoffkreislauf besser einzuschätzen und die Abwasserreinigung zu optimieren.

Publikation

Die Ergebnisse werden seit 12. Juli 2010 in PNAS Early Edition (www.pnas.org) und anschließend in der Druckausgabe der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht. Titel: A Nitrospira metagenome illuminates the physiology and evolution of globally important nitrite-oxidizing bacteria. Die Autoren der Publikation sind Sebastian Lücker, Michael Wagner, Frank Maixner, Eric Pelletier, Hanna Koch, Benoit Vacherie, Thomas Rattei, Jaap S. Sinninghe Damsté, Eva Spieck, Denis Le Paslier und Holger Daims.

Kontakt
Univ.-Ass. Dipl.-Biol. Dr. Holger Daims
Department für Mikrobielle Ökologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-543 92
holger.daims@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Veronika Schallhart
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
1010 Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at

Alexander Dworzak | idw
Weitere Informationen:
http://public.univie.ac.at/
http://www.univie.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index
21.08.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

nachricht Fernerkundung für den Naturschutz
17.08.2017 | Hochschule München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

6. Leichtbau-Tagung: Großserienfähiger Leichtbau im Automobil

23.08.2017 | Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Turbulente Bewegungen in der Atmosphäre eines fernen Sterns

23.08.2017 | Physik Astronomie

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Mit Algen Arthritis behandeln

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie