Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schwämme beherbergen eine ungeahnte Mikroben-Vielfalt

16.06.2016

Internationale Studie zeigt Bedeutung der Meeres-Organismen für die Biotechnologie

Schwämme sind wichtige Wirtsorganismen für Mikroben. Sie tragen sogar einen erheblichen Teil zur gesamten Vielfalt der Mikroorganismen im Meer bei. Das ergaben weltweite Untersuchungen eines internationalen Wissenschaftsteams unter der Leitung von Forschern der Universität New South Wales (Australien), an der auch das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel maßgeblich beteiligt war. Die Studie ist jetzt online in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.


Schwämme kommen in sehr unterschiedlichen Lebensräumen vor, von flachen Küstengewässern bis in die Tiefsee. Das Bild zeigt einen Glasschwamm im zentrale Pazifik in mehr als 4000 Metern Wassertiefe.

Foto: ROV-Team, GEOMAR

Sie gehören zu den ältesten mehrzelligen Organismen unserer Erde, sie haben Warm- und Eiszeiten überstanden und mehrere Massenaussterben im Verlauf der Erdgeschichte überlebt. Heute besiedeln Schwämme nahezu jeden Lebensraum im Meer, von den flachen Küstenmeeren der Tropen bis zur Tiefsee in den polaren Breiten.

In einer einzigartigen, internationalen Gemeinschaftsarbeit haben Forscherinnen und Forscher von 19 wissenschaftlichen Institutionen in acht Ländern jetzt nachgewiesen, dass Schwämme außerdem eine bisher ungeahnte Vielfalt an Mikroben beherbergen.

„Wir haben weltweit 40.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen in Schwämmen entdeckt“, sagt Prof. Dr. Ute Hentschel Humeida vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Die Mikrobiologin ist eine der Autorinnen der Studie, die heute in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erschienen ist.

Dass Schwämme mit Mikroben in Symbiose leben, war schon länger bekannt. Da Schwämme sesshafte Tiere sind, können sie nicht vor Fressfeinden fliehen oder verhindern, dass sie von Biofilmen überwachsen werden. Stattdessen haben die Schwämme im Laufe von Jahrmillionen wirksame Kooperationen mit anderen Organismen entwickelt.

Die Mikroben helfen den Schwämmen bei der Bekämpfung von Krankheiten oder der Abwehr von möglichen Fraßfeinden. „Das ist ganz ähnlich wie bei uns Menschen. Auch in unserem Organismus unterstützen Mikroben die Verdauung oder regulieren das Immunsystem“, erklärt Professorin Hentschel Humeida.

Doch die Vielfalt und Verteilung der Mikroben in den verschiedenen Schwämmen war bisher nicht in diesem Ausmaß bekannt. Vier Jahre lang hat das internationale Team unter Leitung von zwei australischen Arbeitsgruppen, Professor Torsten Thomas von der Universität New South Wales und Dr. Nicole Webster vom Australian Institute of Marine Science, Townsville, Australien, deshalb über 800 Proben von Schwämmen aus dem Pazifik, dem Atlantik, dem Indischen Ozean, dem Mittelmeer und dem Roten Meer gesammelt.

Die Proben wurden in drei zentralen Sammelstellen, sogenannten „Hubs“ weltweit zusammengetragen und für die weitere Bearbeitung vorbereitet. Die Arbeitsgruppe von Professorin Hentschel Humeida war als Hub für alle Proben aus Europa und dem arabischen Raum zuständig.

Zunächst hat die Arbeitsgruppe die Schwammproben erfasst, archiviert und für die sogenannte Hochdurchsatz-Sequenzierung aufgearbeitet. Anschließend wurden sie an die Labore des Earth Microbiome Project in den USA weitergeleitet, wo anhand einer speziellen genetischen Information die enthaltenen Arten von Mikroben bestimmt wurden. „Für diese Studie wurden rund 65 Millionen Bestimmungen durchgeführt. Solch umfassende Analysen waren vor zehn Jahren noch undenkbar“, betont Ute Hentschel Humeida.

Die Ergebnisse zeigen eine enorme Vielfalt der Mikroben-Arten in den untersuchten Schwämmen. Den Rekord hält ein einzelner Schwamm, der 12.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen enthielt. Allerdings gab es eine weitere Überraschung: Insgesamt zeigten die Schwämme ein recht einheitliches Muster: „Egal ob Tiefsee oder Küste, Tropen oder Polarmeer – die Mikrobenvorkommen ähnelten sich in allen Schwämmen und waren unabhängig vom Sammlungsort“, sagt Professorin Hentschel Humeida. Dieser Befund weist auf die lange gemeinsame Entwicklungsgeschichte von Schwämmen und Mikroben hin.

Die Studie, an der in Deutschland neben dem GEOMAR noch die Ludwig-Maximilians-Universität München und das Institut für die Chemie und die Biologie des Meeres der Universität Oldenburg beteiligt waren, zeigt deutlich die Bedeutung der Schwämme für die Marine Wirkstoffforschung. Denn alle Mikroorganismen produzieren Stoffe, die möglicherweise auch für medizinische Anwendungen beim Menschen, für Nahrung oder auch Kosmetik einsetzbar sind. „Schwämme sind eine wahre Schatzkammer der Natur und wir fangen erst an, sie zu verstehen“, sagt Hentschel Humeida.

Originalarbeit:
Thomas, T., L. Moitinho-Silva, M. Lurgi, J. R. Björk, C. Easson, C. Astudillo, J. B. Olson, P. M. Erwin, S. López-Legentil, H. Luter, A. Chaves-Fonnegra, R. Costa, P. Schupp, L. Steindler, D. Erpenbeck, J. Gilbert, R. Knight, G. Ackerman, J. V. Lopez, M. W. Taylor, R. W. Thacker, J. M Montoya, U. Hentschel, N. Webster (2016): Diversity, structure and convergent evolution of the global sponge microbiome. Nature Communications, http://dx.doi.org/10.1038/NCOMMS11870

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung

Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Molekulare Milch-Mayonnaise: Wie Mundgefühl und mikroskopische Eigenschaften bei Mayonnaise zusammenhängen
11.12.2019 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

nachricht Was Vogelgrippe in menschlichen Zellen behindert
10.12.2019 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Im Focus: Highly charged ion paves the way towards new physics

In a joint experimental and theoretical work performed at the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear Physics, an international team of physicists detected for the first time an orbital crossing in the highly charged ion Pr⁹⁺. Optical spectra were recorded employing an electron beam ion trap and analysed with the aid of atomic structure calculations. A proposed nHz-wide transition has been identified and its energy was determined with high precision. Theory predicts a very high sensitivity to new physics and extremely low susceptibility to external perturbations for this “clock line” making it a unique candidate for proposed precision studies.

Laser spectroscopy of neutral atoms and singly charged ions has reached astonishing precision by merit of a chain of technological advances during the past...

Im Focus: Ultrafast stimulated emission microscopy of single nanocrystals in Science

The ability to investigate the dynamics of single particle at the nano-scale and femtosecond level remained an unfathomed dream for years. It was not until the dawn of the 21st century that nanotechnology and femtoscience gradually merged together and the first ultrafast microscopy of individual quantum dots (QDs) and molecules was accomplished.

Ultrafast microscopy studies entirely rely on detecting nanoparticles or single molecules with luminescence techniques, which require efficient emitters to...

Im Focus: Wie Graphen-Nanostrukturen magnetisch werden

Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, ist ein Material mit hervorragenden mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften. Doch für magnetische Anwendungen schien es bislang nicht nutzbar. Forschern der Empa ist es gemeinsam mit internationalen Partnern nun gelungen, ein in den 1970er Jahren vorhergesagtes Molekül zu synthetisieren, welches beweist, dass Graphen-Nanostrukturen in ganz bestimmten Formen magnetische Eigenschaften aufweisen, die künftige spintronische Anwendungen erlauben könnten. Die Ergebnisse sind eben im renommierten Fachmagazin Nature Nanotechnology erschienen.

Graphen-Nanostrukturen (auch Nanographene genannt) können, je nach Form und Ausrichtung der Ränder, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen - zum Beispiel...

Im Focus: How to induce magnetism in graphene

Graphene, a two-dimensional structure made of carbon, is a material with excellent mechanical, electronic and optical properties. However, it did not seem suitable for magnetic applications. Together with international partners, Empa researchers have now succeeded in synthesizing a unique nanographene predicted in the 1970s, which conclusively demonstrates that carbon in very specific forms has magnetic properties that could permit future spintronic applications. The results have just been published in the renowned journal Nature Nanotechnology.

Depending on the shape and orientation of their edges, graphene nanostructures (also known as nanographenes) can have very different properties – for example,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

11.12.2019 | Physik Astronomie

Grönlands Eispanzer schrumpft immer schneller – Geodäten der TUD werten Satellitendaten für internationale Studie aus

11.12.2019 | Geowissenschaften

Sensoraufkleber überwacht Lebensmittelproduktion

11.12.2019 | Informationstechnologie

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