Forschung

Wie Tiefseetiere von Öl leben

14. 7. 2017 | Eine neue Nature Microbiology-Studie von AcademiaNet Wissenschaftlerin Nicole Dubilier beschreibt, wie Mikroben beim Verdau der ungewöhnlichen Nahrung Öl helfen.
Bergung der Proben
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(© MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)


Bergung der Proben | Der Tauchroboter MARUM-Quest sammelt Muscheln, die Cycloclasticus-Symbionten enthalten, und ölreiche Asphalte an einem Gasaustritt in 3000 Metern Meerestiefe ein.

Um die Campeche Knolls-Asphaltvulkane im Golf von Mexiko strotzt es vor Leben. Das selbst Tiere wie Schwämme und Muscheln in diesem kalten, nährstoffarmen Gebiet in 3000 Meter Tiefe überleben können, verdanken sie vor allem ihren mikrobiellen Untermietern. Die verdauen nämlich Bestandteile des Öls, das den Vulkanen entweicht, und versorgen ihre Wirte so mit Energie. Eine neue Studie von AcademiaNet Wissenschaftlerin Nicole Dubilier deckt nun Details dieser symbiotischen Beziehung auf.


Dubilier und ihr Team schickten den Tauchroboter MARUM-Quest zu den Tiefseevulkanen, um dort Muscheln und Schwämme zu sammeln. Diese untersuchten die Forscher anschließend im Labor. In den Proben fanden sie ölfressende Bakterien der Gattung Cycloclasticus. Diese Mikroben kannte man zuvor nur als frei lebende Einzelgänger – im Verband mit anderen Lebewesen hatte man sie bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht beobachtet. Jetzt fand man sie innerhalb von Tiefseemuscheln und Schwämmen.


Bei DNA-Vergleichen mit zuvor bekannten Cycloclasticus Bakterien wurde klar, dass die symbiontischen Bakterien sich von ihren frei lebenden Verwandten unterscheiden. Besonders eine Anpassung weckte das Interesse der Wissenschaftler: Die Symbionten hatten genau jene Gene verloren, die der Gattung Cycloclasticus ihren Namen geben (cyclo = Ring, clasticus = Brecher). Dieser Verlust führt dazu, dass sie die energiereichen zyklischen aromatischen Kohlwasserstoffe (PAHs) im Öl nicht verdauen können. "Das war überraschend, denn bislang dachte man, Cycloclasticus Bakterien können nur PAHs abbauen", erläutert Studienleiterin Dubilier. Stattdessen spezialisierten sich diese Mikroben auf eine andere Gruppe chemischer Verbindungen: kurzkettige Kohlenstoffketten, so genannte Alkane. Diese Verbindungen sind allgemein "bekömmlicher", denn es braucht weniger Energie, um sie zu verstoffwechseln.


Weil Alkane so leicht verdaulich sind, kämpfen viele Mikroorganismen um diese Leckerbissen. Wie setzen die Cycloclasticus Arten sich gegen die Konkurrenz durch? Dubilier hat einen Verdacht: "Wir vermuten, dass sie sich diesen Luxus nur leisten können, weil sie sich bei Muscheln und Schwämmen als Symbionten eingemietet haben. Ihre Wirte filtern das umliegende Meerwasser und liefern ihnen dadurch kontinuierlich kurzkettige Alkane. So leben sie konkurrenzfrei an einem geschützten Standort".


Ist Öl in großem Volumen vorhanden, können auch nicht-symbiontische Cycloclasticus Bakterien die kurzkettigen Verbindungen nutzen. Das zeigte das Team an Arten, die nach der Deepwater-Horizon-Katastrophe im Golf florierten. Allerdings können die Bakterien auch weiterhin PAHs verdauen, wenn die Alkane knapp wurden. "So bleiben sie flexibel. Sind die kurzkettigen Häppchen aufgebraucht, können sie immer noch die deutlich zäheren PAHs verwerten", so Dubilier.


Cycloclasticus Bakterien könnten damit Schlüsselorganismen beim Abbau fossiler Brennstoffe im Ozean sein. Dubiliers Team plant deshalb schon weitere Studien, um die frei lebenden, symbiotischen Arten genauer zu untersuchen.


  (© AcademiaNet)

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