Das brennbare Methan wirkt als Treibhausgas deutlich stärker als Kohlendioxid. Den Mikroorganismen haben wir es zu verdanken, dass ein Großteil dieses Gases inaktiviert wird, bevor es in die Atmosphäre gelangt und dort seine klimabeeinflussende Wirkung entfalten kann. Forscher aus Bremen haben jetzt nachgewiesen, dass die beim Abbau des Methans beteiligten Mikroorganismen sehr wählerisch bezüglich ihrer Nahrung sind. Sie bauen den im Methan enthaltenen Kohlenstoff nicht wie zuvor angenommen in ihre Zellen ein. Dafür nutzen sie das Methan aber sehr wohl als Energiequelle, wie die Forscher im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ berichten.
Alles Leben auf der Erde basiert auf Kohlenstoff und seinen Verbindungen und so enthalten ihn die Zellbestandteile aller bekannten Lebewesen. Um diesen Grundbaustein zu bekommen, müssen die Zellen ihn entweder in Form von organischem Material (z.B. Zucker) aufnehmen oder aus anorganischen Verbindungen wie dem Kohlendioxid gewinnen. Wissenschaftler sprechen im ersten Fall von sogenannten heterotrophen, im zweiten von autotrophen Organismen. Alle Pflanzen und viele Bakterien und Archaeen sind Autotrophe. Alle Tiere hingegen, einschließlich des Menschen, ernähren sich heterotroph. Wir sind darauf angewiesen organische Kohlenstoffverbindungen wie Zucker oder Fette aufzunehmen, die zuvor von anderen Lebewesen vorproduziert wurden.
Neben Kohlenstoff als Baustein für das Zellwachstum braucht jede Zelle Energie, um die Lebensprozesse in Gang zu halten. Methan kann solch ein Treibstoff sein. Vor bereits mehr als zehn Jahren entdeckten Bremer Forscher Mikroben, die unter sauerstofffreien Bedingungen Methan aufnehmen. Bisher gingen die Wissenschaftler davon aus, dass das Methan diesen Mikroorganismen sowohl den Kohlenstoff als auch die Energie liefert.
Mikroben ernähren sich typisch
In ihrer neuen Studie machten die Bremer Wissenschaftler vom MARUM und dem Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie jedoch eine für sie unerwartete Entdeckung. Denn der Kohlenstoff aus dem Methanmolekül wird von den im Meer lebenden Archaeen als Grundbaustein verschmäht. „In unseren Wachstumsversuchen wurde markierter Kohlenstoff aus dem Methan nicht direkt in das Zellmaterial eingebaut, wohl aber der Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid. Das war schon eine Überraschung“, sagt Autor Matthias Kellermann. Er und seine Kollegen waren davon ausgegangen, dass die Mikroorganismen das Methan sowohl als Quelle für Energie und für Zellbausteine verwenden, weil es in ihrem Lebensraum reichlich zur Verfügung steht.
Stattdessen leben die untersuchten Archaeen chemoautotroph:. Ihre Energie stammt aus einem organischen Molekül (hier dem Methan), während sie als Grundbaustein für ihre Zellbestandteile weiter das anorganische Kohlendioxid nutzen.
Die Mikroben aus dem Guaymas-Becken an der Westküste Mexikos zeigen demnach einen zwar für Archaeen typischen und dennoch für die Forscher überraschenden Ernährungspfad.
Co-Autor Gunter Wegener vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie bilanziert: “Mit dem neuen Wissen können wir unsere Studien zum Methanabbau besser auswerten. Unsere überraschenden Ergebnisse verdeutlichen letztlich auch, dass viele mechanistische Details dieses global relevanten Prozesses immer noch unverstanden sind (doi:10.1073/pnas.1208795109).
(Max-Planck-Gesellschaft, 07.11.2012 – KBE)
