Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tiefsee-Methanfresser eingefangen

14.05.2008
Erstmals ist es gelungen, syntrophisch lebende (also sich gegenseitig fütternde) Tiefsee-Mikroorganismen, die den Austrag von Methan aus dem Ozeanboden in die Atmosphäre entscheidend verringern, aufzureinigen und ihre Genome zu sequenzieren.

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig und des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena untersuchten Mikroorganismen, die unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob) Methan oxidieren und damit einen wichtigen Baustein im globalen Kohlenstoffkreislauf darstellen.

Diese Methan oxidierenden Mikroorganismen "fressen" mehr als 80 Prozent des Methans - ein 20fach stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid - welches sich kontinuierlich aus riesigen Methanhydrat-Lagern im Ozeanboden löst. Obwohl die Bedeutung dieser Mikroorganismen für das Klima der Erde seit 1999 bekannt ist und verschiedenste Forschergruppen weltweit an der Isolierung dieser Gemeinschaften von Archaeen-Bakterien arbeiten, war dies bisher nicht gelungen.

Die Forscher um Dr. Annelie Pernthaler vom UFZ entwickelten ein neues molekularbiologisches Verfahren, um ausgewählte Spezies an Mikroorganismen von hochkomplexen natürlichen Gemeinschaften zu trennen, um diese dann isoliert genauer zu untersuchen. Die Ergebnisse sind überraschend: Neben der Identifizierung aller für die anaerobe Methanoxidation verantwortlichen Gene wurden neue bakterielle Partner dieser syntrophischen Mikroorganismen entdeckt sowie die Fähigkeit zur Stickstoff (N2)-Fixierung demonstriert. Die Arbeit wurde in der aktuellen Ausgabe der renommierten amerikanischen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) publiziert.

... mehr zu:
»Methan »UFZ

Die Schönheit der kleinen Dinge ans Licht gebracht Mikroorganismen sind die verborgende Mehrheit auf unserem Planeten: Es gibt über 100 Millionen Mal mehr mikrobielle Zellen als Sterne im sichtbaren Universum. Zusammen bilden sie etwa 90 Prozent der gesamten Biomasse auf der Erde.

Doch wir wissen bisher nur sehr wenig darüber, was die meisten dieser Mikroorganismen eigentlich tun. Nicht nur ihre geringe Größe erschwert es, sie zu untersuchen. Die meisten Mikroorganismen wachsen im Labor nicht, was jegliche Untersuchung sehr erschwert bzw. unmöglich macht.

Die Entwicklung neuer molekulare Techniken erlaubt jetzt die Erforschung von mikrobiellen Gemeinschaften, dort wo sie leben: in der Natur. Unser Wissensschatz über die Fähigkeiten von Mikroorganismen erweitert sich dadurch explosionsartig. Eine dieser Techniken ist die Genomsequenzierung, also das Lesen des genetischen Codes eines Organismus, welche an einzelnen Organismen sehr gut funktioniert, wie beispielsweise bei der Sequenzierung des menschlichen Genoms. Leider ist die hohe Komplexität natürlicher mikrobieller Gemeinschaften ein großes Problem.

Dieses Sammelsurium an Genen ist kaum einzelnen Organismen noch ganzen Stoffwechselprozessen zuzuordnen - vergleichbar mit einem Puzzle, das eine Milliarde Teilchen hat, man besitzt aber nur knapp 300 und muss nun versuchen herauszufinden, wo welches Teilchen hingehört und wie das ganze Bild aussehen könnte.

Wissenschaftler des UFZ und des Caltech haben nun ein Verfahren entwickelt, das dieses Problem löst. Dr. Annelie Pernthaler und Kollegen markierten die Mikroorganismen, die sie interessierten, mit winzigen Eisenkügelchen und zogen sie mit einem Magneten aus dem Tiefseesediment heraus.

Diese Mikroorganismen sind Archaeen, die mit Sulfat reduzierenden Bakterien zusammen leben, um gemeinsam einen thermodynamisch komplizierten Prozess auszuführen: die anaerobe Oxidation von Methan (AOM). Diese bisher relativ unerforschten Lebensgemeinschaften leben in den Sedimenten der Weltmeere direkt über Methanhydrat-Lagern und verringern deutlich ein Entweichen dieses Treibhausgases in die Atmosphäre. Nach der Sequenzierung von etwa einem Drittel des Genoms dieser Mikroorganismen konnten alle für die anaerobe Methanoxidation verantwortlichen Gene identifiziert werden. Die Forscher entdeckten außerdem noch drei weitere Bakterienarten, die huckepack auf den Archaeen leben.

Ihre Rolle im Methankreislauf ist jedoch noch unklar. Dr. Pernthaler und Kollegen fanden außerdem Gene für die Fixierung von N2 (Stickstoff) und zeigten in Laborexperimenten, dass die Archaeen diesen Prozess tatsächlich durchführen. Diese Ergebnisse sind sehr überraschend, da angenommen wird, dass diese Archaeen Energie limitiert sind, die Fixierung von N2 aber sehr viel Energie verbraucht.

Die Fähigkeit, Partnerschaften mit anderen Mikroorganismen zu bilden, kombiniert mit einem vielseitigen Stoffwechselpotenzial, könnte das Geheimnis der weiten Verbreitung dieser bedeutenden Gruppe von Mikroorganismen sein. Diese Arbeit wurde in Wissenschaftsmagazin PNAS am 13. Mai 2008 publiziert. Das Verfahren wurde patentiert (Pernthaler A, Orphan VJ (2007) US Patent 11/746,374).
http://idw-online.de/pages/de/news259970
http://www.ufz.de/index.php?de=640
Mehr zum Thema Mikrobiologie und zu anderen Themen rund um die Biodiversität finden Sie in einer Spezialausgabe des UFZ-Newsletters zur 9. Vertragsstaatenkonferenz der Konvention zur Biologischen Vielfalt (COP9), die vom 19. bis 30. Mai 2008 in Bonn stattfinden wird.
http://www.ufz.de/index.php?de=10690
http://www.ufz.de/index.php?de=16709
Publikation:
Pernthaler
A., Dekas, A.E., Brown C.T., Goffredi S., Embaye T., Orphan V.J. (2008): Diverse syntrophic partnerships from deep-sea methane vents revealed by direct cell capture and metagenomics.
PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences (13.
Mai 2008)
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0711303105
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/105/19/7052
http://www.pnas.org/current.shtml
Weitere fachliche Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Annelie Pernthaler
Telefon: 0341-235-1377, 1260
http://www.ufz.de/index.php?de=13987
http://www.planetofmicrobes.com/
oder über
Tilo Arnhold (UFZ-Pressestelle)
Telefon: 0341-235-1269
E-mail: presse@ufz.de
Weiterführende Links:
California Institute of Technology:
http://www.caltech.edu/
Press Release: Partnerships of Deep-Sea Methane Scavengers
Revealed
http://mr.caltech.edu/media/Press_Releases/PR13141.html
Archaeen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Archaeen
In-situ-Hybridisierung:
http://de.wikipedia.org/wiki/In_situ-Hybridisierung
The ninth meeting of the Conference of the Parties (COP 9)
http://www.cbd.int/cop9/
http://www.bmu.de/naturschutz_biologische_vielfalt/un-konferenz_2008/kurzinfo/doc/39640.php

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ wurde 1991 gegründet und beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle/S. und Magdeburg rund 830 Mitarbeiter. Es erforscht die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt in genutzten und gestörten Landschaften, insbesondere dicht besiedelten städtischen und industriellen Ballungsräumen sowie naturnahen Landschaften. Die Wissenschaftler des UFZ entwickeln Konzepte und Verfahren, die helfen sollen, die natürlichen Lebensgrundlagen für nachfolgende Generationen zu sichern. Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie, Verkehr und Weltraum. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 25.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,3 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).

Tilo Arnhold | UFZ Leipzig-Halle
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de

Weitere Berichte zu: Methan UFZ

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Warum der moderne Mensch aus Afrika kommt
24.04.2019 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Neue Messmethode zur Datierung von Gletschereis
23.04.2019 | Universität Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

Physikern der Universität Basel ist es erstmals gelungen, die magnetischen Eigenschaften von atomar dünnen Van-der-Waals-Materialien auf der Nanometerskala zu messen. Mittels Diamant-Quantensensoren konnten sie die Stärke von Magnetfeldern an einzelnen Atomlagen aus Chromtriiodid ermitteln. Zudem haben sie eine Erklärung für die ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften des Materials gefunden. Die Zeitschrift «Science» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Der Einsatz von zweidimensionalen Van-der-Waals-Materialien verspricht Innovationen in zahlreichen Bereichen. Wissenschaftler weltweit untersuchen immer neue...

Im Focus: Unprecedented insight into two-dimensional magnets using diamond quantum sensors

For the first time, physicists at the University of Basel have succeeded in measuring the magnetic properties of atomically thin van der Waals materials on the nanoscale. They used diamond quantum sensors to determine the strength of the magnetization of individual atomic layers of the material chromium triiodide. In addition, they found a long-sought explanation for the unusual magnetic properties of the material. The journal Science has published the findings.

The use of atomically thin, two-dimensional van der Waals materials promises innovations in numerous fields in science and technology. Scientists around the...

Im Focus: Volle Fahrt voraus für SmartEEs auf der Automotive Interiors Expo 2019

Flexible, organische und gedruckte Elektronik erobert den Alltag. Die Wachstumsprognosen verheißen wachsende Märkte und Chancen für die Industrie. In Europa beschäftigen sich Top-Einrichtungen und Unternehmen mit der Forschung und Weiterentwicklung dieser Technologien für die Märkte und Anwendungen von Morgen. Der Zugang seitens der KMUs ist dennoch schwer. Das europäische Projekt SmartEEs - Smart Emerging Electronics Servicing arbeitet an der Etablierung eines europäischen Innovationsnetzwerks, das sowohl den Zugang zu Kompetenzen als auch die Unterstützung der Unternehmen bei der Übernahme von Innovationen und das Voranschreiten bis zur Kommerzialisierung unterstützt.

Sie umgibt uns und begleitet uns fast unbewusst durch den Alltag – gedruckte Elektronik. Sie beginnt bei smarten Labels oder RFID-Tags in der Kleidung,...

Im Focus: Full speed ahead for SmartEEs at Automotive Interiors Expo 2019

Flexible, organic and printed electronics conquer everyday life. The forecasts for growth promise increasing markets and opportunities for the industry. In Europe, top institutions and companies are engaged in research and further development of these technologies for tomorrow's markets and applications. However, access by SMEs is difficult. The European project SmartEEs - Smart Emerging Electronics Servicing works on the establishment of a European innovation network, which supports both the access to competences as well as the support of the enterprises with the assumption of innovations and the progress up to the commercialization.

It surrounds us and almost unconsciously accompanies us through everyday life - printed electronics. It starts with smart labels or RFID tags in clothing, we...

Im Focus: Neuer LED-Leuchtstoff spart Energie

Das menschliche Auge ist für Grün besonders empfindlich, für Blau und Rot hingegen weniger. Chemiker um Hubert Huppertz von der Universität Innsbruck haben nun einen neuen roten Leuchtstoff entwickelt, dessen Licht vom Auge gut wahrgenommen wird. Damit lässt sich die Lichtausbeute von weißen LEDs um rund ein Sechstel steigern, was die Energieeffizienz von Beleuchtungssystemen deutlich verbessern kann.

Leuchtdioden oder LEDs können nur Licht einer bestimmten Farbe erzeugen. Mit unterschiedlichen Verfahren zur Farbmischung lässt sich aber auch weißes Licht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2019 in Berlin: Am 30. Mai 5 km laufen und Gutes tun

26.04.2019 | Veranstaltungen

Wie sieht das Essen der Zukunft aus?

25.04.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Lernen von der Natur

17.04.2019 | Veranstaltungen

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

Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

26.04.2019 | Physik Astronomie

Multitasking in Perfektion: Nervenzelle arbeitet wie 1400 einzelne Zellen

26.04.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neuer Goldstandard bei der Behandlung der Aortenklappenstenose

26.04.2019 | Medizintechnik

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