Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Hauptdarsteller im Meeresboden: Eine bislang kaum beachtete Bakteriengruppe im Rampenlicht

17.02.2020

Von den Küsten bis in die Tiefsee ist in den Meeresböden unseres Planeten eine Bakteriengruppe besonders weit verbreitet: Die sogenannten Woeseiales, die sich möglicherweise von den Eiweiß-Überresten abgestorbener Zellen ernähren. Verbreitung, Vielfalt und Lebensweise dieser Bakterien beschreiben nun Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen und des Niederländischen Forschungsinstituts NIOZ im Fachmagazin The ISME Journal.

Marine Sedimente bedecken mehr als zwei Drittel der Oberfläche unseres Planeten. Dennoch sind sie gerade in den tieferen Regionen der Ozeane kaum erforscht. Die dort lebenden Bakterien sind für ihre Ernährung fast ganz auf das angewiesen, was in Form von Überresten von Organismen aus den oberen Wasserschichten in die Tiefsee rieselt.


Das Forschungsschiff Polarstern in der Arktis.

Alfred-Wegener-Institut/ Stefanie Arndt, CC-BY 4.0


Das Team „Benthische Mikrobiologie“ auf Polarstern-Expedition PS85 zum arktischen Langzeitobservatorium HAUSGARTEN. Josephine Rapp, Stefan Becker, Christina Bienhold und Katy Hoffmann (von links).

S. Becker

Je nachdem, wie sie dieses Material verarbeiten, verbleibt es für lange Zeit in den Tiefen des Meeres oder wandert als Kohlendioxid wieder zurück zur Oberfläche. Dadurch spielen die Bakterien der Meeresböden eine bedeutende Rolle beispielsweise für den weltweiten Kohlenstoffkreislauf und sind ein spannendes und wichtiges Forschungsobjekt.

Hauptdarsteller im Meeresboden

Das Forschungsteam um Christina Bienhold und Katy Hoffmann vom Bremer Max-Planck-Institut, sowie Pierre Offre, der mittlerweile am NIOZ auf der Insel Texel tätig ist, hat nun eine besonders vorherrschende Mikrobengruppe identifiziert und charakterisiert. „Zwar sind diese Bakterien schon länger in der Literatur bekannt“, berichtet Bienhold.

„Aber niemand schenkte ihnen bisher größere Aufmerksamkeit.“ Während das Team die Rolle dieser Gruppe in der Tiefsee untersuchte, beschäftigten sich andere Forschende am Bremer Max-Planck-Institut mit ihrer Bedeutung in Küstensedimenten. „Und erst jetzt wird klar, wie zahlreich und weit verbreitet die Woeseiales sind“, so Bienhold weiter.

Beeindruckende 40 Millionen Zellen leben pro Milliliter Tiefseeboden – gemeinsam mit einer Milliarde anderer Bakterien. In einem Fingerhut voll Meeresschlamm finden sich demnach etwa 120 Millionen Exemplare der nun beschriebenen Bakteriengruppe.

„Uns ist bisher keine andere Bakteriengruppe bekannt, die mit einer so hohen Anzahl von Zellen im Meeresboden vorkommt.“ Auf den gesamten Tiefseeboden hochgerechnet würde die weltweite Population der Woeseiales 5 x 1026 Zellen betragen, schätzen die Autoren.

„Wenn man bedenkt, dass diese Schätzungen weder die Küstensedimente noch den tiefen Untergrund einschließen, könnte diese Bakteriengruppe zu den am häufigsten vorkommenden Mikroorganismen auf der Erde gehören“, erklärt Bienhold.

Eine Gruppe mit vielfältigen ökologischen Rollen

In ihrer Studie stellen die Autorinnen und Autoren auch das bisherige Wissen über die Diversität und Verbreitung dieser Bakterien dar. Dieses basiert auf DNA-Sequenzdaten, die sich innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte in öffentlichen Datenbanken angesammelt haben, beinhaltet aber auch eine Reihe neuer Daten, unter anderem vom arktischen Tiefseeboden an dem vom Alfred-Wegener-Institut betriebenen Langzeitobservatorium HAUSGARTEN.

„Unsere Analysen zeigen, dass die Gruppe Woeseiales eine Vielzahl von Organismen mit unterschiedlichen Lebensweisen umfasst“, erklärt Pierre Offre, Leitautor der Studie. „Zum Beispiel leben im gleichen Stück Meeresboden verschiedene Arten von Woeseiales und erfüllen vermutlich verschiedene ökologische Funktionen für den Lebensraum. Unsere Studie ist ein erster Leitfaden zur Ökologie dieser faszinierenden Gruppe.“

Die nun vorliegenden Ergebnisse deuten zudem darauf hin, dass die Woeseiales sogenanntes proteinöses Material als Nahrung nutzen könnten, beispielsweise Reste von Zellwänden und Membranen oder andere Überreste abgestorbener Lebewesen. Proteine sind eine wichtige Quelle von Stickstoff – einem grundlegenden Nährstoff für alle Lebensformen – in marinen Sedimenten.

Falls die Woeseiales-Bakterien diese Proteine tatsächlich abbauen können, wäre das ökologisch bedeutsam für die Verfügbarkeit von Stickstoff im Ökosystem Meeresboden.

„Ich bin überzeugt davon, dass uns weitere Untersuchungen dieser Bakterien neue Einblicke in die Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe in marinen Sedimenten ermöglichen werden“, schließt Offre, der auch mit seiner Arbeitsgruppe am NIOZ den ökologischen Erfolg dieser Mikroorganismen weiter erforscht.

Die hier vorgestellten Ergebnisse entstanden im Rahmen des Forschungsprojekt ABYSS unter Leitung von Antje Boetius, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie und Direktorin am Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, das zwischen 2012 und 2018 von der Europäischen Forschungskommission gefördert wurde.
Weitere Informationen zu ABYSS finden Sie hier: https://erc.europa.eu/projects-figures/stories/life-deep-microbes-abyss

Behind the paper:
Lesen Sie mehr über die Arbeit hinter dieser Publikation im entsprechenden Blogpost von Christina Bienhold und Pierre Offre: https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/users/348350-pierre-offre/posts/5...

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Christina Bienhold
HGF MPG Brückengruppe für Tiefseeökologie und –technologie
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
Telefon: +49 421 2028-869
E-Mail: cbienhol@mpi-bremen.de

Originalpublikation:

Katy Hoffmann, Christina Bienhold, Pier Luigi Buttigieg, Katrin Knittel, Rafael Laso-Pérez, Josephine Z. Rapp, Antje Boetius, Pierre Offre (2020): Diversity and metabolism of Woeseiales bacteria, global members of marine sediment communities. The ISME Journal. Februar 2020.
https://doi.org/10.1038/s41396-020-0588-4

Weitere Informationen:

https://www.mpi-bremen.de/Page4361.html

Dr. Fanni Aspetsberger | Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen
01.04.2020 | Universität Zürich

nachricht Universität Innsbruck entwickelt neuartiges Corona-Testverfahren
01.04.2020 | Universität Innsbruck

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: Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

Tuberkulose-Bakterien brauchen Eisen zum Überleben. Wird der Eisentransport in den Bakterien gestoppt, so kann sich der Tuberkulose-Erreger nicht weiter vermehren. Nun haben Forscher der Universität Zürich die Struktur des Transportproteins ermittelt, das für die Eisenzufuhr zuständig ist. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Medikamente.

Einer der verheerendsten Erreger, der sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren kann, ist Mycobacterium tuberculosis – der Bazillus, der Tuberkulose...

Im Focus: Blocking the Iron Transport Could Stop Tuberculosis

The bacteria that cause tuberculosis need iron to survive. Researchers at the University of Zurich have now solved the first detailed structure of the transport protein responsible for the iron supply. When the iron transport into the bacteria is inhibited, the pathogen can no longer grow. This opens novel ways to develop targeted tuberculosis drugs.

One of the most devastating pathogens that lives inside human cells is Mycobacterium tuberculosis, the bacillus that causes tuberculosis. According to the...

Im Focus: Corona-Pandemie: Medizinischer Vollgesichtsschutz aus dem 3D-Drucker

In Vorbereitung auf zu erwartende COVID-19-Patienten wappnet sich das Universitätsklinikum Augsburg mit der Beschaffung von persönlicher Schutzausrüstung für das medizinische Personal. Ein Vollgesichtsschutz entfaltet dabei in manchen Situationen eine bessere Schutzwirkung als eine einfache Schutzbrille, doch genau dieser ist im Moment schwer zu beschaffen. Abhilfe schafft eine Kooperation mit dem Institut für Materials Resource Management (MRM) der Universität Augsburg, das seine Kompetenz und Ausstattung im Bereich des 3D-Drucks einbringt, um diesen Engpass zu beheben.

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird nach heutigem Wissensstand maßgeblich durch Tröpfcheninfektion übertragen. Dabei sind neben Mund und Nase vor allem auch die...

Im Focus: Hannoveraner Physiker entwickelt neue Photonenquelle für abhörsichere Kommunikation

Ein internationales Team unter Beteiligung von Prof. Dr. Michael Kues vom Exzellenzcluster PhoenixD der Leibniz Universität Hannover hat eine neue Methode zur Erzeugung quantenverschränkter Photonen in einem zuvor nicht zugänglichen Spektralbereich des Lichts entwickelt. Die Entdeckung kann die Verschlüsselung von satellitengestützter Kommunikation künftig viel sicherer machen.

Ein 15-köpfiges Forscherteam aus Großbritannien, Deutschland und Japan hat eine neue Methode zur Erzeugung und zum Nachweis quantenverstärkter Photonen bei...

Im Focus: Physicist from Hannover Develops New Photon Source for Tap-proof Communication

An international team with the participation of Prof. Dr. Michael Kues from the Cluster of Excellence PhoenixD at Leibniz University Hannover has developed a new method for generating quantum-entangled photons in a spectral range of light that was previously inaccessible. The discovery can make the encryption of satellite-based communications much more secure in the future.

A 15-member research team from the UK, Germany and Japan has developed a new method for generating and detecting quantum-entangled photons at a wavelength of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

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

SmartKai – „Einparkhilfe“ zur Vermeidung von Schäden an Schiffen und Hafeninfrastruktur

01.04.2020 | Informationstechnologie

Blockierung des Eisentransports könnte Tuberkulose stoppen

01.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Universität Innsbruck entwickelt neuartiges Corona-Testverfahren

01.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

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