Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dinner in the Dark – ein delikates Wechselspiel der Mikroorganismen

24.11.2017

Mikroorganismen, die in der Tiefsee gelösten anorganischen Kohlenstoff fixieren, haben einen wesentlichen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Vielfalt der Mikroorganismen und deren Energiequellen sind selbst nach Jahrzehnten der Tiefseeforschung ein wissenschaftliches Rätsel. MeeresforscherInnen um Gerhard J. Herndl von der Universität Wien und vom amerikanischen Bigelow Laboratory for Ocean Sciences haben nun den Beweis erbracht, dass Nitrit-oxidierende Bakterien der Tiefsee Hauptakteure bei der Umwandlung von Kohlendioxid in Biomasse sind. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell im renommierten Fachjournal "Science".

Mikroorganismen in der Tiefsee sind für biogeochemische Kreisläufe in den Ozeanen von entscheidender Bedeutung. Mehr als zwei Drittel dieser Mikroben finden sich unterhalb von 200 Metern Tiefe in Bereichen, wo kein Sonnenlicht mehr eindringt. Um dies zu kompensieren nutzen Tiefsee-Mikroben eine Vielfalt an Energiequellen und Stoffwechselwegen.


Die Sammelrosette mit den 20 Liter Sammelgefäßen wird zu Wasser gelassen, um Wasserproben aus bis zu 5000 m Tiefe zu sammeln.

Copyright: Alexander Bochdansky


Probennahme auf dem spanischen Forschungsschiff Sarmiento de Gamboa aus Sammelflaschen, in denen Wasser aus verschiedenen Tiefen eingeschlossen ist.

Copyright: Alexander Bochdansky

Das Team um Gerhard J. Herndl vom Department für Limnologie und Bio-Ozeanographie der Universität Wien hat auf zahlreichen Forschungsreisen im Atlantik die Aktivität dieser Mikroorganismen gemessen und dabei Material für Genomanalysen gesammelt, welche die Stoffwechselwege verschiedener Mikroben aufklären sollen.

Dinner in the Dark

Alle Organismen unterhalb der sonnendurchfluteten Oberflächenschichten des Meeres leben von pflanzlichem Plankton, das Sonnenergie, Kohlendioxid sowie anorganische Nährstoffe wie Nitrat, Ammonium und Phosphat verwendet, um Biomasse aufzubauen. Der überwiegende Teil dieser pflanzlichen Stoffe wird von heterotrophen Organismen gefressen, wodurch ein Großteil des organischen Kohlenstoffs wieder in Kohlendioxid umgewandelt wird.

Nur circa zehn bis 30 Prozent des durch Photosynthese umgewandelten Materials wird in die Tiefen unterhalb von 150 Metern als Partikelregen exportiert und dient damit als Nahrungsquelle in der Wassersäule der Tiefsee.

In den finsteren Regionen der Ozeane wird dieser Partikelregen konsumiert, wobei Mikroben eine wesentliche Rolle spielen. Sie wandeln einen Großteil dieses organischen Partikelregens in seine anorganischen Bestandteile um, remineralisieren dabei Proteine, wandeln letztlich Ammonium in Nitrit und dieses in weiterer Folge in Nitrat um. Bei diesem rein mikrobiellen Prozess wirken Bakterien und Thaumarchaeota zusammen.

In der aktuellen Studie, welche unter Beteiligung der Universität Wien sowie von Forschungsinstituten aus den USA, Kanada, Japan und Frankreich durchgeführt wurde, konnten Nitrit-oxidierende Bakterien der Tiefsee als wichtige Umwandler von Kohlendioxid in Biomasse identifiziert werden. Der genetische Blueprint mariner Nitrit-oxidierender Bakterien lässt die AutorInnen vermuten, dass eine Wechselwirkung zwischen Thaumarchaeota und Nitrit-oxidierenden Bakterien in der Energienutzung in der Tiefsee besteht. "Dieses 'Dinner in the Dark'-Szenario stellt eine bisher übersehene Komponente des marinen Stickstoffkreislaufs dar und wird die Forschung auch in Zukunft beschäftigen", erklärt Gerhard J. Herndl, Meeresbiologe an der Universität Wien.

Die Gästeliste

Im Vergleich zu den wohl bekanntesten chemoautotrophen Mikroorganismen, den marinen Thaumarchaeota, sind marine Nitrit-oxidierende Bakterien relativ unerforscht. Bisher konnten nur wenige Vertreter kultiviert werden und auch das Rekrutieren neuer Sequenzen hat sich als schwierig erwiesen. "Wir waren besonders überrascht, dass wir eine große Anzahl an Einzelzellgenomen, die aus bis zu vier Kilometern Tiefe stammen, als Nitrit-oxidierende Bakterien identifizieren konnten", so Herndl. Nitrospina stellt damit eine der wichtigsten Mikroben der Tiefsee dar, die CO2 fixieren.

Die Arbeit an der Studie über die marinen Nitrit-oxidierenden Bakterien wurde unter anderem vom Wissenschaftsfonds (FWF) sowie vom European Research Council (ERC) gefördert.

Publikation in "Science"
"Major role of nitrite-oxidizing bacteria in the dark ocean carbon fixation": Maria G. Pachiadaki, Eva Sintes, Kristin Bergauer, Julia M. Brown, Nicholas R. Record, Brandon K. Swan, Mary Elizabeth Mathyer, Steven Hallam, Purificacion Lopez-Garcia, Yoshihiro Takaki, Takuro Nunoura, Tanja Woyke, Gerhard J. Herndl, Ramunas Stepanauskas
DOI: 10.1126/science.aan8260

Wissenschaftlicher Kontakt
Gerhard J. Herndl
Dept. of Limnology & Bio-Oceanography
Division Bio-Oceanography
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-76431
M +43-664-60277-76431
gerhard.herndl@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Stephan Brodicky
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 41
stephan.brodicky@univie.ac.at

Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.500 MitarbeiterInnen, davon 6.600 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 94.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit 174 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen
20.11.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

nachricht Wie sich ein Kristall in Wasser löst
20.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

Max-Planck-Forscher entdecken die Nanostruktur von molekularen Zügen und den Grund für reibungslosen Transport in den „Antennen der Zelle“

Eine Zelle bewegt sich ständig umher, tastet ihre Umgebung ab und sendet Signale an andere Zellen. Das ist wichtig, damit eine Zelle richtig funktionieren kann.

Im Focus: Nonstop Tranport of Cargo in Nanomachines

Max Planck researchers revel the nano-structure of molecular trains and the reason for smooth transport in cellular antennas.

Moving around, sensing the extracellular environment, and signaling to other cells are important for a cell to function properly. Responsible for those tasks...

Im Focus: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Für eine neue Generation organischer Leuchtdioden: Uni Bayreuth koordiniert EU-Forschungsnetzwerk

20.11.2018 | Förderungen Preise

Nonstop-Transport von Frachten in Nanomaschinen

20.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie sich ein Kristall in Wasser löst

20.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics