NanoSIMS am Bremer Max-Planck-Institut in Betrieb genommen

Am Bremer Max-Planck Institut für Marine Mikrobiologie traf sich Anfang September eine internationale Gruppe Wissenschaftler um die Anwendungsmöglichkeiten eines neuen Bremer Großgeräts, dem NanoSIMS, zu diskutieren.

Hinter diesem mysteriösen Wortgebilde verbirgt sich eine Hochleistungstechnik zur Spurenanalyse im submikroskopischen – also mit dem Mikroskop nicht sichtbaren – Bereich. Das „Nanoscale secondary ion mass spectrometre“ ist ein Massenspektrometer mit einer besonders modifizierten Optik, die es ermöglicht, eine räumliche Auflösung von ca. 50 Nanometern zu erreichen. Das ist ein Zwanzigstel eines Millionstel Meters.

Die Bremer Max-Planck-Forscher betreten hier Neuland, denn sie wollen mit dem NanoSIMS Mikroorganismen aus dem Meer und deren biologische Zellstrukturen untersuchen. Weltweit gibt es bisher 20 dieser Spezialgeräte, die hauptsächlich bei der Untersuchung von Meteoriten, aber auch in der Materialforschung Anwendung finden.

Die Bremer Wissenschaftler wollen chemische Verbindungen mit mehreren stabilen Isotopen markieren und in die Zellen der Mikroorganismen einschleusen. Arbeitsgruppenleiter Dr. Marcel Kuypers blickt zuversichtlich auf die erste Nutzung des Großgerät für ökologische Fragestellungen. „Mit dem NanoSIMS können wir verfolgen, ob und wo die Zelle verschiedene Stoffwechselprodukte lagert.“ Seine Arbeitsgruppe beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit dem Schicksal der Stickstoffverbindungen im Meer.

Diese regulieren wesentlich das Auftreten von Algenblüten, denn Algen sind wie alle Lebensformen auf Stickstoff angewiesen. Kuypers' Arbeitsgruppe konnte die bestehenden Erklärungsmodelle um einen wichtigen Prozess ergänzen: In bestimmten Bereichen der Weltmeere reguliert dieser so genannte ANAMMOX-Prozess den Stickstoffhaushalt und damit das Wachstum von Phytoplankton. Da Phytoplankton Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnimmt, ist ANAMMOX auch für das Klimageschehen wichtig.

Auch Prof. Dr. Rudolf Amann, Direktor am Max-Planck-Institut, erhofft sich viel vom NanoSIMS: „Diese neue Technik ermöglicht es, wichtige Fragestellungen aus der Ökologie zu beantworten. Besonders interessant ist die Kombination mit einer weiteren etablierten Zellmarkierungstechnik, der Fluzoreszenz-In Situ-Hybridisierung (FISH), mit der die Zellen identifiziert werden können. So können wir dann die Identität mit der Funktion der einzelnen Zelle verknüpfen.“