An der Grenze zu Unterwasserregionen mit Sauerstoffmangel kommt dem Bakterium Sulfurimonas gotlandica enorme Bedeutung zu
Auch unter Wasser ist Sauerstoff ein lebenswichtiges Element. Weltweit treten in den Meeren jedoch mit zunehmender Tendenz Sauerstoff-Minimum-Zonen auf. Zu den prominentesten Vertretern dieses Phänomens gehören die so genannten "Todeszonen" in der Ostsee und dem Schwarzem Meer. Hier herrscht am Boden regelmäßig, bzw. im Falle des Schwarzen Meeres sogar permanent, Sauerstoffmangel, begleitet vom Auftreten toxischen Schwefelwasserstoffs (Sulfid). Aber auch in Meeresregionen, die für die globale Fischereiwirtschaft von enormer Bedeutung sind, wie die nährstoffreichen Auftriebsgebiete an der Südwestküste Afrikas, treten Sauerstoffminimumzonen auf.
Wegen der hohen ökonomischen Schäden und der postulierten und in Ansätzen bereits beobachteten Zunahme dieser Phänomene arbeiten weltweit Biogeochemiker und Mikrobiologen zusammen mit Physikalischen Ozeanographen an der Erforschung der Mechanismen. Dass die Ausbreitung der Sulfide durch Bakterien verhindert werden kann, weiß man bereits seit einiger Zeit. Unklar war jedoch, wie dieser Prozess genau funktioniert, da die beteiligten Organismen kaum bekannt waren.
Hauptakteur bei der Sulfid-Entgiftung
Mikrobiologen vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung in Warnemünde (IOW) gelang es nun erstmals, einen Hauptakteur bei der Sulfid-Entgiftung in Sauerstoffminimumzonen zu isolieren, zu kultivieren und hinsichtlich seiner Physiologie zu untersuchen. Zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie in Bremen konnte außerdem seine genetische Ausstattung umfassend beschrieben werden.
Sulfurimonas gotlandica ist die vorläufige Bezeichnung dieses Vertreters der so genannten Epsilonproteobakterien, den die Warnemünder in der Grenzschicht zwischen Sauerstoff-haltigem (oxischem) und Sauerstoff-freiem (anoxischem) Wasser im Gotlandbecken in der zentralen Ostsee in großer Häufigkeit fanden. Seine Eigenschaften sind erstaunlich: bei der Wahl seiner Energiequellen beschränkt sich dieses Bakterium nicht auf Sulfid, sondern ist äußerst flexibel und kann deshalb sowohl im oxischen als auch im anoxischen Wasser leben. Die genetische Analyse zeigt, dass es mit einer Umweltsensorik und einer hohen Beweglichkeit ausgestattet ist, die es ihm ermöglichen, die energetisch günstigsten Umgebungen aktiv aufzusuchen.
Zahlreiche wichtige Fähigkeiten
Zu der ökologisch so bedeutenden Fähigkeit der Sulfidentgiftung gesellen sich weitere wichtige Eigenschaften: Die Zellen sind in der Lage, Nitrat zu elementarem Stickstoff zu reduzieren (die so genannte Denitrifizierung, die überdüngten Gewässern hilft, einen Teil des Nährstoffs Stickstoff los zu werden), und können die Energie dazu benutzen, im Dunkeln CO2 zu fixieren, um so Biomasse aufzubauen.
Mit S. gotlandica haben die Warnemünder Mikrobiologen nun der Wissenschaft einen Modellorganismus zur Verfügung gestellt, der einerseits repräsentativ für eine ganze Gruppe von relativ ungewöhnlichen Bakterien ist, an dem andererseits so wichtige Prozesse wie die Sulfidentgiftung modellhaft im Labor studiert werden können. Dies wird es der wissenschaftlichen Gemeinschaft insgesamt erleichtern, marine "Todeszonen" zu verstehen und eventuell sogar aktiv beeinflussen zu können. (red)
