Methanquellen ziehen fremdartiges Leben an

18. März 2015, 09:00
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Erste globale Studie an Gasquellen der Tiefsee zeigt Verbreitung und Vielfalt methanotropher Mikroorganismen

Bremen - An vielen Stellen im Meer tritt Methan aus dem Meeresboden aus. Besondere Mikroorganismen nutzen das potentielle Treibhausgas zur Energiegewinnung und bilden auf diese Weise die Basis für komplexe Ökosysteme. Jetzt hat ein internationales Forscherteam unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie die mikrobielle Vielfalt von ausgewählten Methanquellen aus allen Ozeanen untersucht und mit den Lebensgemeinschaften von anderen marinen Ökosystemen verglichen. Es zeigte sich, dass nur wenige Arten von methanotrophen Mikroorganismen weltweit verbreitet sind, diese aber wohl für den Haupttteil des Methanumsatzes des Ozeans verantwortlich sind. Die Lebensgemeinschaften der Methanquellen unterscheiden sich dabei stark von denen anderer Lebensräume. Methanquellen enthalten viele endemische Mikroorganismen und sind daher Hotspots der Biodiversität in der Tiefsee.

Die Forscher untersuchten die Zusammensetzung und relative Häufigkeit von Archaeen und Bakterien an 77 Standorten verschiedener mariner Ökosysteme, darunter Küstensedimente, Tiefseesedimente, schwarze Raucher und Methanquellen. Sie entnahmen das Erbgut dieser Organismen aus den Meeresbodenproben und werteten dieses mit Hilfe moderner DNA-Sequenzierungsgeräten und mathematischen Algorithmen aus.

Charakteristische Lebensgemeinschaften

"Fast alle Großgruppen der Archaeen und Bakterien waren an allen untersuchten Standorten vorhanden. Mit zunehmender Auflösung allerdings wurden die Unterschiede zwischen den Ökosystemen deutlicher. Auf Ebene der einzelnen Arten, also den kleinsten Zweigen des Stammbaums, fanden wir Lebensgemeinschaften, die für jedes Ökosystem charakteristisch sind und eine ganz bestimmte Aufgabe haben", meint Emil Ruff vom Max-Planck-Institut und Erstautot der in der Fachzeitschrift "PNAS" erschienenen Studie.

Natürliche Methanquellen, sogenannte Cold Seeps, kommen weltweit an den Kontinentalrändern vor. Das Gas wird durch Zersetzungsprozesse in den tiefen sauerstofffreien Schichten des Sediments gebildet, bahnt sich seinen Weg nach oben und tritt dann aus. Die obersten Sedimentschichten beherbergen Methanoxidierer, die etwa drei Viertel des austretenden Methans verbrauchen. Das entspricht 60 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr.

Hochspezialisierte Organismen

Das aus der Tiefe stammende Methan ist eine Energiequelle, die sich gänzlich von denen des umliegenden Meeresbodens unterscheidet. Deshalb ziehen Methanquellen wie Oasen in der Wüste besondere Organismen an. Dazu gehören Gruppen mit bekannter Funktion, wie die anaeroben methanoxidierenden Archaeen (ANME) und sulfatreduzierende Bakterien (SRB). Die Forscher fanden aber auch mikrobielle Gruppen an den Methanquellen mit bisher unbekannter Funktion.

"Es war überraschend, dass methanotrophe Mikroorganismen aus Methanquellen, die tausende Kilometer voneinander entfernt in verschiedenen Ozeanen liegen, so eng miteinander verwandt sind. Viele Methanoxidierer und Sulfatreduzierer sind nämlich sauerstoffempfindlich. Daher ist es ein Rätsel, wie sie die großen Entfernungen zwischen den Methanquellen unbeschadet überwinden", sagt Ruff

Die Erkenntnisse der Forscher deuten darauf hin, dass nur wenige weltweit verbreitete Populationen für den Großteil des Methankonsums verantwortlich sind. Die überwiegende Artenvielfalt und auch die Bildung neuer Arten ist jedoch lokal begrenzt und nur an einzelnen Standorten zu finden. Methanquellen tragen also einen wichtigen Teil zur Biodiversität der Tiefsee bei. (red, derStandard.at, 18.3.2015)

  • Die Mikroskop-Aufnahmen zeigen methanotrophe Mikroorganismen verschiedener  Methanquellen: Aerobe methanotrophe Bakterien sind beige  dargestellt, ANME-Organismen sind rot und die sulfatreduzierenden  Bakterien (SRB) grün.
    foto: katrin knittel/emil ruff, mpi bremen.

    Die Mikroskop-Aufnahmen zeigen methanotrophe Mikroorganismen verschiedener Methanquellen: Aerobe methanotrophe Bakterien sind beige dargestellt, ANME-Organismen sind rot und die sulfatreduzierenden Bakterien (SRB) grün.

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