Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verschollen auf hoher See: Fern der Küste lebt Thioglobus perditus aus ihrem Vorratspack

30.04.2018

SUP05-Bakterien leben an Orten, an denen es für sie eigentlich keine Lebensgrundlage gibt. Bremer Forscher haben nun herausgefunden, dass sie dort sogar recht aktiv sind – mit möglichen weitreichenden Folgen für den weltweiten Stickstoffkreislauf. Die Bakterien reisen nämlich mit einem „Vorratspack“. Zudem entzifferten die Forscher das Genom der Bakterien. Die Ergebnisse erscheinen nun im Fachmagazin Nature Communications.

Der Bakterienstamm SUP05 gibt Forschern einige Rätsel auf. Wieso etwa finden sich diese Mikroben im offenen Ozean, obwohl es für sie dort keine Lebensgrundlage gibt? Denn SUP05-Bakterien nutzen zur Energiegewinnung die Schwefelverbindung Sulfid, und das findet sich meist nur nahe den Küsten.


Ausbringen eines Gleiters vor der Küste von Peru.

Anna Reichel, GEOMAR


Blick vom Forschungsschiff auf die Paracas-Halbinsel. Hier liegt die Ursprungsregion der Wasserwirbel, die Thioglobus perditus auf den Ozean hinausspülen.

Gaute Lavik, MPIMM

Eine Forschergruppe um Marcel Kuypers vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen hat nun in Zusammenarbeit mit dem Sonderforschungsbereich 754 des GEOMAR und er Universität Kiel einige Antworten gefunden: Auf einer Ausfahrt mit dem Forschungsschiff Meteor entdeckten die Forscher im Meer vor Peru einen Vertreter dieses Bakterienstammes, der seinen eigenen Vorrat an Schwefel mit sich trägt.

Außerdem gelang es den Forschern, das komplette Genom des Bakteriums zu entschlüsseln. Die Mikrobe hat quasi einen Personalausweis ausgestellt bekommen. Name: Thioglobus perditus, sinngemäß die auf See „verschollene Schwefelkugel“. „Anhand des Genoms entwickelten wir dann eine Gensonde, mit deren Hilfe wir diese Mikrobe nun jederzeit genau identifizieren können“, erklärt Cameron Callbeck, Erstautor der Studie, der mittlerweile vom Bremer MPI an die Schweizer Eawag gewechselt ist.

Thioglobus perditus wandelt Sulfid zu Sulfat um und gewinnt aus dieser chemischen Umwandlung die Energie zum Leben. So ist der Einzeller weltweit in küstennahen Auftriebsgebieten verbreitet, wo Wasserwirbel Wolken von Sulfid und episodisch auch elementarem Schwefel aus tieferen Meeresschichten emporspülen. Dort leistet Thioglobus perditus mit seinem Stoffwechsel ökologisch wichtige Dienste. Denn im Zuge der Reaktion wird nicht nur das für andere Organismen giftige Sulfid, sondern auch Kohlendioxid und Nitrat gebunden.

Nun haben die Bremer Forscher entdeckt, dass das Bakterium nicht nur küstennah aktiv ist. Immer wieder wurden SUP05-Bakterien auch weiter draußen gefunden, in Wasser ohne gelöstes Sulfid. Wie aber kann der Organismus unter für ihn unwirtlichen Bedingungen existieren?

„Niemand wusste - was machen sie da? Sind sie überhaupt aktiv?“, erläutert Gaute Lavik vom Bremer Max-Planck-Institut, Fahrtleiter der Meteor-Reise. Mit einem Nano-Sekundärionen-Massenspektrometer, kurz NanoSIMS, haben die Forscher erstmals Messungen an einzelnen Bakterienzellen von Thioglobus perditus vorgenommen. So haben sie Einblicke in die physikalischen und biochemischen Vorgänge darin gewonnen.

Das Bakterium scheint eine Art Vorratspack an elementarem Schwefel mit sich zu führen – und es besitzt die nötige Genausstattung, um auch diesen elementaren Schwefel umzusetzen. Wenn die Strömungen Thioglobus perditus von der Küste aufs offene Meer treiben, zehrt die Mikrobe vermutlich von besagtem Vorratspack. Verschwindet der Schwefel aus dem Wasser, verschwindet auch das Bakterium.

„Offensichtlich ermöglicht die Vorratshaltung den Zellen von Thioglobus perditus, auch fernab der sulfidischen Küstengewässer aktiv zu sein, zumindest für eine begrenzte Zeit“, so Mitautor Tim Ferdelman vom Bremer Max-Planck-Institut. „Das macht sie nicht zuletzt zu interessanten Akteuren im weltweiten Kreislauf von Kohlenstoff und Stickstoff, die wiederum das Klima maßgeblich beeinflussen.“

Um dies besser zu quantifizieren, muss bekannt sein, welche Menge der besagten Stoffe in welchen chemischen Prozessen genau umgesetzt wird. „Im Rahmen der aktuellen Studien haben wir zum ersten Mal bestimmt, wie schnell die SUP05-Bakterien Kohlendioxid aufnehmen und dadurch wachsen“, so Mitautor Tim Ferdelman.

Beteiligte Institute:
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Institute für Allgemeine Mikrobiologie, Universität Kiel

Die Studie entstand im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 754 „Klima-Biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean“, ein Kooperationsprojekt der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und des GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

The Collaborative Research Centre 754 (SFB 754) "Climate-Biogeochemistry Interactions in the Tropical Ocean" is funded by the German Research Foundation (DFG) since 2008. This project involves scientists from the Christian-Albrechts University Kiel (CAU), GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel and the Max-Planck-Institute Bremen.

Originalveröffentlichung:
Cameron Callbeck, Gaute Lavik, Timothy G. Ferdelman, Bernhard Fuchs, Harald R. Gruber-Vodicka, Philipp F. Hach, Sten Littmann, Niels S. Schoffelen, Tim Kalvelage, Soren Thomsen, Harald Schnuck, Carolin Löscher, Ruth A. Schmitz, Marcel M. M. Kuypers: Oxygen minimum zone ‚cryptic sulfur cycling’ sustained by offshore transport of key sulfur oxidizing bacteria. Nature Communications

Weitere Informationen:

http://www.mpi-bremen.de

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Magische kolloidale Cluster
11.12.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Kupferverbindung als Recheneinheit in Quantencomputern
11.12.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Im Focus: Neue Methode verpasst Mikroskop einen Auflösungsschub

Verspiegelte Objektträger ermöglichen jetzt deutlich schärfere Bilder / 20fach bessere Auflösung als ein gewöhnliches Lichtmikroskop - Zwei Forschungsteams der Universität Würzburg haben dem Hochleistungs-Lichtmikroskop einen Auflösungsschub verpasst. Dazu bedampften sie den Glasträger, auf dem das beobachtete Objekt liegt, mit maßgeschneiderten biokompatiblen Nanoschichten, die einen „Spiegeleffekt“ bewirken. Mit dieser einfachen Methode konnten sie die Bildauflösung signifikant erhöhen und einzelne Molekülkomplexe auflösen, die sich mit einem normalen Lichtmikroskop nicht abbilden lassen. Die Studie wurde in der NATURE Zeitschrift „Light: Science and Applications“ veröffentlicht.

Die Schärfe von Lichtmikroskopen ist aus physikalischen Gründen begrenzt: Strukturen, die näher beieinander liegen als 0,2 tausendstel Millimeter, verschwimmen...

Im Focus: Supercomputer ohne Abwärme

Konstanzer Physiker eröffnen die Möglichkeit, Supraleiter zur Informationsübertragung einzusetzen

Konventionell betrachtet sind Magnetismus und der widerstandsfreie Fluss elektrischen Stroms („Supraleitung“) konkurrierende Phänomene, die nicht zusammen in...

Im Focus: Drei Nervenzellen reichen, um eine Fliege zu steuern

Uns wirft so schnell nichts um. Eine Fruchtfliege kann dagegen schon ein kleiner Windstoß vom Kurs abbringen. Drei große Nervenzellen in jeder Hälfte des Fliegenhirns reichen jedoch aus, um die Fliege mit Hilfe visueller Signale wieder auf Kurs zu bringen.

Bewegen wir uns vorwärts, zieht die Umwelt in die entgegengesetzte Richtung an unseren Augen vorbei. Drehen wir uns, verschiebt sich das Bild der Umwelt im...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

Fachforum über intelligente Datenanalyse

10.12.2018 | Veranstaltungen

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

Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

11.12.2018 | Physik Astronomie

Besser Bohren – Neues Nanokomposit stabilisiert Bohrflüssigkeiten

11.12.2018 | Geowissenschaften

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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