Wohl angepasste Winzlinge

17. August 2003, 11:00
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Genom von vier der wichtigsten marinen Cyanobakterien entschlüsselt

Berlin/Boston - Wissenschaftlern ist es gelungen, das Genom des kleinsten und häufigsten photosynthetisierenden Organismus zu sequenzieren. Damit können globale Zusammenhänge über den CO2-Kreislauf im Ozean neu beschrieben werden, berichten Forscher in den Fachmagazinen "Nature" und "Proceedings of the National Academy of Sciences". Insgesamt ist es den Forschern gelungen gleich vier der wichtigsten marinen Cyanobakterien, das sind die häufigsten Photosynthese-betreibenden Organismen auf der Erde, genetisch zu bestimmen.

Kooperation

An dem Projekt haben verschiedenen Universitäten gemeinsam gearbeitet, federführend war dabei die Humboldt-Universität in Berlin, das Massachusetts Institute of Technology (MIT) , das Joint Genome Institute sowie das Genoscope und CNRS in Frankreich. "Die genetischen Untersuchungen zeigen, wie exzellent sich die Organismen Prochlorococcus und Synechococcus, an ihre Umwelt angepasst haben", meint Studienleiter Wolfgang Hess. Diese winzigen Organismen, die auch "Mikroalgen" oder "Picophytoplankton" genannt werden, bilden die Basis der globalen Nahrungskette im Ozean. Sie erzeugen durch das Sonnenlicht ihre Nahrung und tragen bis zu zwei Drittel zur biologischen CO2-Fixierung und Bildung von Sauerstoff in den Weltmeeren bei. "Das Wissen über die Gesamtheit ihrer Gene hilft folglich, die biologische Seite des globalen Kohlenstoffhaushaltes und der Wege des Treibhausgases CO2 besser zu verstehen", führt Hess aus.

Im Ozean steht knapp unter der Wasseroberfläche das zur Photosynthese benötigte Sonnenlicht im Überfluss zur Verfügung. Mit zunehmender Tiefe nimmt es jedoch sehr schnell ab. "Das einzellige marine Cyanobakterium Prochlorococcus marinus hat zwei physiologisch unterschiedliche Formen hervorgebracht, die optimal entweder an das Leben in den sonnendurchfluteten, aber extrem nährstoffarmen Wasserschichten nahe der Wasseroberfläche angepasst sind oder an die Bedingungen in größeren Wassertiefen mit einem Mangel an Licht, aber mehr Nährstoffen", erklärt Hess. Das kleine einzellige Lebewesen besteht aus nur 1,8 Mio. Basenpaaren. "Geringe Zellgröße und -volumen limitieren die Genomgröße dieser Organismen. Sehr klein zu sein hat jedoch seine Vorteile: Je höher das Verhältnis von Zelloberfläche zu Zellvolumen ist, desto einfacher ist es, ausreichend Nährstoffe durch die Zellmembran zu bekommen", erklärt Hess. Das sei unter den nährstoffarmen Bedingungen im Ozean ein unschätzbarer Vorteil. (pte)

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