Symbiotische Bakterien versorgen ihre Wirte auch mit Stickstoff

26. Oktober 2016, 14:18
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Die Lebensgemeinschaft mit chemosynthetischen Bakterien hat für Muscheln und Fadenwürmer bisher unentdeckte Vorteile

Wien – Bakterien, die mit Meeresmuscheln und Fadenwürmern in Wohngemeinschaften leben, liefern ihren Gastgebern nicht nur Kohlenstoff, sondern versorgen sie auch mit Stickstoff. Damit helfen sie ihnen beim Wachsen, wie ein von Wien aus geleitetes Team herausgefunden hat. Über den erstmaligen Nachweis dieses Prozesses berichten die Forscher nun im Fachblatt "Nature Microbiology".

Chemosynthetische Symbionten sind Bakterien, die entweder auf der Oberfläche oder im Inneren von Tieren leben und ihren Wirt mit Nahrung versorgen, zu der er sonst keinen Zugang hätte. Mit der Chemosynthese können diese Biomasse ganz ohne Sonnenlicht und nur mit chemischer Energie erzeugen. Diese Produktion läuft effizient genug ab, um sowohl das Bakterium als auch seinen Wirt zu ernähren.

Global verbreitet

Dass die Mikroben Kohlenstoff fixieren und ihn dann in für ihre Vermieter verwertbaren Kohlenstoff umwandeln, ist schon länger bekannt. Jillian Petersen vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Uni Wien ging nun zusammen mit Kollegen aus Deutschland, Frankreich, Italien und Kanada der Frage nach, ob sie das auch mit Stickstoff tun können.

In Proben von Mondmuscheln und Fadenwürmern, die in Küstengewässern rund um den Erdball verbreitet sind, wurden sie fündig, indem sie das Erbgut der Bakterien durchleuchteten. In der DNA der Symbionten fanden sich nicht nur Genabschnitte, die für die Fixierung des Stickstoffs nötig sind, es zeigte sich auch, dass die Bakterien diese auch aktiv nützen. "Diese Entdeckung kam wirklich überraschend – denn die Bakterien können vermutlich auch Stickstoff aus ihrer Umgebung aufnehmen und den Stickstoffabfall ihrer Wirte wiederverwerten", sagte Petersen.

Die Forscher haben die Gene für die Stickstofffixierung in Muscheln aus verschiedensten Regionen der Welt untersucht – und fanden sie fast überall. "Die Fähigkeit, Stickstoff zu fixieren, scheint in diesen symbiotischen Bakterien also weit verbreitet zu sein", so Ulisse Cardini aus Petersens Team.

Forschungslücke

Dass die Entdeckung erst jetzt gemacht wurde, zeige, dass die Stickstofffixierung von der Wissenschaft "lange Zeit völlig übersehen" wurde, sagt Petersen. "In den späten 1970ern wurden diese Organismen in der Tiefsee entdeckt. Seitdem haben wir uns fast vier Jahrzehnte damit beschäftigt, wie die Symbionten ihren Wirten Kohlenstoff beispielsweise in Form von Zuckern bereitstellen".

Nach der Erkenntnis, dass die Bakterien den Speiseplan ihrer Wirte auch mit Stickstoff anreichern, gelte es zu klären, wie und ob die Kleinstlebewesen damit auch ihrer erweiterte Umgebung zu mehr Wachstum verhelfen, indem sie weite Teile der Ozeane düngen. (APA, red, 26.10.2016)

  • Taucher beim Sammeln von Mondmuscheln und Fadenwürmern vor der Küste Elbas.
    foto: : ulisse cardini

    Taucher beim Sammeln von Mondmuscheln und Fadenwürmern vor der Küste Elbas.

  • Die Meeresbewohner profitieren mehrfach von chemosynthetischen Bakterien.
    foto: ulisse cardini

    Die Meeresbewohner profitieren mehrfach von chemosynthetischen Bakterien.

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