Links: Daten von dem Zellsorter, mit dem das Rätsel um die Symbiose gelöst werden konnte. Die blauen Punkte stellen die Population der 1 bis 3 Mikrometer großen Organismen dar, zu denen auch UCYN-A gehört. Rechts: Die nanoSIMS-Bilder zeigen die Aufnahme von Kohlenstoff und Stickstoff (grün) in den Zellen. (Größenmaßstab: 3 Mikrometer). (Quelle: Rachel Foster)
An diesen Stellen im Pazifik wurden die Symbiosen gefunden.
„Diese Symbiose ist nicht nur wegen der Stickstofffixierung interessant. Wir sehen sie als frühes evolutionäres Modell, welches zur Entwicklung der heutigen Chloroplasten führte, “ sagt Zehr. Chloroplasten sind in allen Pflanzenzellen diejenigen Zellbestandteile, die die Photosynthese betreiben. Man kann sich die Entwicklung der Chloroplasten so vorstellen, dass in einer frühen Phase der Evolution symbiotische Cyanobakterien durch Endosymbiose in die Wirtszelle integriert wurden. „Und hier sehen wir Parallelen zu unser neu entdeckten Stickstoff-Fixierer-Symbiose“, sagt Thompson. „Es sieht so aus, dass das Cyanobakterium in einer kleinen Mulde auf der Wirtszelle sitzt. Und die Verbindung ist fest genug, um den Zellsorter zu überstehen, doch leider nicht stark genug für Filtrationstechniken.“
Die symbiotische Beziehung nachzuweisen, war kein Kinderspiel. Das Hauptproblem war anfangs die Probenaufbereitung.. Die Forscher konnten nur vermuten, dass das Cyanobakterium mit dem vorläufigen Namen UCYN-A in einer Art Symbiose leben musste.Denn im Genom des Cyanobakteriums fanden sie, dass wichtige Schlüsselgene des Stoffwechsels fehlten. Der Durchbruch kam, als die Forscher die frisch gewonnenen Wasserproben an Bord des Forschungsschiffes direkt durch den Zellsorter schickten. So blieb die Wirtszelle mit dem Cyanobakterium verbunden und ihre enge Verbindung konnte erstmals nachgewiesen werden.
Dr. Manfred Schloesser | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpi-bremen.de/
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