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Freitag, 20.01.2017
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Riesenbakterien als Rohstofflieferanten

Thiomargarita namibiensis erzeugt Phosphor-Lager in Küstengewässern

Die Frage, wie in den Sedimenten mancher Küstengewässer reiche Phosphor-Lagerstätten entstanden sind, besonders an den Westküsten der Kontinente, beschäftigt Geowissenschaftler seit langem. Forscher der Universität Hannover haben jetzt herausgefunden, dass die größten Bakterien der Welt, Thiomargarita namibiensis, für diese Ablagerungen verantwortlich sind.
Thiomargarita namibiensis

Thiomargarita namibiensis

Erst vor etwa fünf Jahren wurden sie von Heide N. Schulz, Mikrobiologin und Juniorprofessorin an der Universität Hannover entdeckt und beschrieben: die bei weitem größten Bakterien der Welt Thiomargarita namibiensis. Sie sind mit dem bloßen Auge sichtbar und circa ein Drittel bis drei Viertel Millimeter groß. Diese Schwefelbakterien gibt es unter anderem in den Meeresgebieten vor der Küste Namibias.

Die Bakterien haben einen sehr variantenreichen Stoffwechsel, mit dem sie sich auf die verschiedensten Umweltbedingungen in ihrem komplexen und wechselvollen Lebensraum einstellen. Normalerweise leben sie wie in einer Kläranlage von dem Schwefelwasserstoff, der aus organischen Abfällen entsteht, die auf dem Meeresboden landen. Dabei "atmen" sie entweder Sauerstoff oder Nitrat. Wenn sie aber mit frischem Sediment zugedeckt werden, geht ihnen der Sauerstoff aus. Eine Zeit lang verwenden sie dann noch das in ihrem riesigen Zellvolumen konzentriert gespeicherte Nitrat.

Jetzt entdeckten die Forscher, dass die Bakterien noch eine weitere Variante des Stoffwechsels haben. Sie nehmen das im Meerwasser gelöste Phosphat auf, das sie dann später, wenn sie im Sediment eingelagert sind, mit Gewinn an Energie wieder abgeben. Genau diese konzentrierte Abgabe von Phosphat führt dann dazu, dass im Sediment phosphorhaltige Minerale entstehen, die Geowissenschaftler als Phosphorite bezeichnen.


Phosphat-Stoffwechsel nur episodisch


Dieser Prozess ist nicht einfach nachzuweisen, denn die Bakterien betreiben diesen Phosphat-Stoffwechsel nur episodisch und unter ganz bestimmten Bedingungen. Heide N. Schulz war offensichtlich zum richtigen Zeitpunkt an der Küste Namibias. Während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR gelang es ihr, sehr hohe Konzentrationen von gelöstem Phosphat genau da zu messen, wo im Sediment eine Lage der Schwefelbakterien vorhanden war. Genau dort weisen die Sedimente auch extrem hohe Gehalte an Phosphor-Mineralen (fast 30 Prozent) aus der Gruppe der Phosphorite auf.

Durch mühevolle Laboruntersuchungen gelang es schließlich zu zeigen, dass die Bakterien auch unter kontrollierten Bedingungen tatsächlich so viel Phosphat freisetzen, wie ein dafür erstelltes Computer-Modell zur Entstehung von Phosphorit-Mineralen errechnet hatte. Damit war das Phosphorit-Problem gelöst.

Die Wissenschaftler Heide N. Schulz und Horst D. Schulz, Geochemiker an der Universität Bremen berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science.
(idw - Universität Hannover, 21.01.2005 - DLO)
 
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