Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Möglicher Ur-Stoffwechsel in Bakterien entdeckt

21.03.2019

Mikrobiologen aus Braunschweig, Tübingen und Konstanz entdecken, wie Bakterien Eisen-Schwefel-Minerale als Energiequelle nutzen

Mikroorganismen haben die bemerkenswerte Fähigkeit, aus fast jeder chemischen Reaktion Energie zu gewinnen, solange sie einen Bruchteil der zellinternen „Energiewährung“ ATP liefert. Dies gelingt ihnen selbst in unwirtlichster Umgebung.


Elektronenmikroskopische Aufnahme einer Pyrit-bildenden Anreicherungskultur aus Kläranlagen, in der die Mikroorganismen in rot und Pyritkristalle in gelb hervorgehoben wurden.

DSMZ/Prof. Dr. Michael Pester


Prof. Dr. Michael Pester

DSMZ

Nun hat ein Konsortium aus Umweltmikrobiologen des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig, der Universität Konstanz und der Universität Tübingen entdeckt, dass Mikroorganismen die Bildung des Minerals Pyrit aus Eisensulfid und Schwefelwasserstoff katalysieren können.

Dieser Prozess läuft seit Anbeginn der Erdgeschichte in Sedimenten und Tiefsee-Hydrothermalquellen ab und wurde als erster energieliefernder Prozess für die Entstehung von Leben postuliert. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A (https://www.pnas.org/content/early/2019/03/15/1814412116).

Pyrit, besser als Katzengold bekannt, ist das häufigste Eisen-Schwefel-Erz unserer Erde. Pro Jahr werden schätzungsweise fünf Millionen Tonnen Pyrit hauptsächlich in marinen Sedimenten gebildet. Über geologische Zeiträume und komplexe biogeochemische Mechanismen führte dies zu einer Stabilisierung des heutigen Sauerstoffgehalts in der Luft.

Gleichzeitig ist bekannt, dass Pyrit bereits auf der Ur-Erde in marinen Hydrothermalquellen gebildet wurde, die derzeit als die wahrscheinlichste Wiege des Lebens angenommen werden. Hier wird die Pyritbildung als der entscheidende energieliefernde Prozess für einen autokatalytischen Stoffwechsel diskutiert, aus dem später Leben hervorging. Bisher war die Pyritbildung als ein rein (geo-)chemischer Prozess bekannt.

Doch jetzt hat das Forscherteam entdeckt, dass auch Bakterien aus der Umwandlung von Eisensulfid und Schwefelwasserstoff zu Pyrit Energie zum Leben gewinnen können. Dies haben Professor Michael Pester vom Leibniz-Institut DSMZ zusammen mit Joana Thiel sowie Professor Bernhard Schink von der Universität Konstanz und Dr. James M. Byrne sowie Professor Andreas Kappler von der Universität Tübingen unter Laborbedingungen genauer untersucht.

Die Wissenschaftler reicherten unter Sauerstoffausschluss Umweltmikroorganismen aus verschiedenen Sedimenten und Kläranlagen an, wobei sie die chemischen Verbindungen Eisensulfid, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid als einzige Substrate anboten. Mithilfe modernster Messmethoden konnten die Wissenschaftler feststellen, dass daraus Pyrit sowie Methan gebildet wurden.

Dies geschah allerdings nicht über Nacht, sondern über sehr lange Zeiträume von mehreren Monaten bis zu einem halben Jahr, was auf die magere Energieausbeute aus diesem Prozess schließen lässt. Dabei waren die Prozesse der Pyrit- und Methanbildung eng miteinander verwoben und voneinander abhängig.

Interessanterweise zeigten die Anreicherungen aus Kläranlagen die höchsten Aktivitäten und können jetzt als Modellsystem für die Entschlüsselung dieses wahrscheinlich sehr alten Stoffwechsels herangezogen werden, der auch heute noch Mikroorganismen, die tief in marinen Sedimenten begraben sind, vor dem Hungertod rettet.

Originalpublikation:

Thiel J., Byrne J. M., Kappler A., Schink B., Pester M. (2019) Pyrite formation from FeS and H2S is mediated through microbial redox activity. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., in press. https://doi.org/10.1073/pnas.1814412116

Dr. Manuela Schüngel | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.dsmz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Hippo - Ein neuer Akteur für die Gehirngröße
24.04.2019 | Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

nachricht Fledermäuse hören in 3D
24.04.2019 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

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: Quantenmaterie fest und supraflüssig zugleich

Forscher um Francesca Ferlaino an der Universität Innsbruck und an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften haben in dipolaren Quantengasen aus Erbium- und Dysprosiumatomen suprasolide Zustände beobachtet. Im Dysprosiumgas ist dieser exotische Materiezustand außerordentlich langlebig, was die Tür für eingehendere Untersuchungen weit aufstößt.

Suprasolidität ist ein paradoxer Zustand, in dem die Materie sowohl supraflüssige als auch kristalline Eigenschaften besitzt. Die Teilchen sind wie in einem...

Im Focus: Quantum gas turns supersolid

Researchers led by Francesca Ferlaino from the University of Innsbruck and the Austrian Academy of Sciences report in Physical Review X on the observation of supersolid behavior in dipolar quantum gases of erbium and dysprosium. In the dysprosium gas these properties are unprecedentedly long-lived. This sets the stage for future investigations into the nature of this exotic phase of matter.

Supersolidity is a paradoxical state where the matter is both crystallized and superfluid. Predicted 50 years ago, such a counter-intuitive phase, featuring...

Im Focus: Explosion on Jupiter-sized star 10 times more powerful than ever seen on our sun

A stellar flare 10 times more powerful than anything seen on our sun has burst from an ultracool star almost the same size as Jupiter

  • Coolest and smallest star to produce a superflare found
  • Star is a tenth of the radius of our Sun
  • Researchers led by University of Warwick could only see...

Im Focus: Neues „Baustein-Konzept“ für die additive Fertigung

Volkswagenstiftung fördert Wissenschaftler aus dem IPF Dresden bei der Erkundung eines innovativen neuen Ansatzes im 3D-Druck

Im Rahmen Ihrer Initiative „Experiment! - Auf der Suche nach gewagten Forschungsideen“
fördert die VolkswagenStiftung ein Projekt, das von Herrn Dr. Julian...

Im Focus: Vergangenheit trifft Zukunft

autartec®-Haus am Fuß der F60 fertiggestellt

Der Hafen des Bergheider Sees beherbergt seinen ersten Bewohner. Das schwimmende autartec®-Haus – entstanden im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Lernen von der Natur

17.04.2019 | Veranstaltungen

Mobilität im Umbruch – Conference on Future Automotive Technology, 7.-8. Mai 2019, Fürstenfeldbruck

17.04.2019 | Veranstaltungen

Augmented Reality und Softwareentwicklung: 33. Industrie-Tag InformationsTechnologie (IT)²

17.04.2019 | Veranstaltungen

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

Künstliche Intelligenz verbessert Stromübertragung

24.04.2019 | Informationstechnologie

Individuelle Implantate sollen Regeneration ermöglichen

24.04.2019 | Medizintechnik

Im Labyrinth offenbaren Bakterien ihre Individualität

23.04.2019 | Biowissenschaften Chemie

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