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Donnerstag, 17.08.2017
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Bakterien mit Hybridmotor

Entschlüsselung des Genoms offenbart die Nutzung verschiedener Energiequellen

Was sich in der Automobilbranche mit dem Hybridmotor erst langsam durchsetzt, hat sich in der Natur bereits seit Jahrmillionen bewährt – der Mix von verschiedenen Energiequellen. Neben der Photosynthese oder der Aufnahme komplexer Nährstoffe scheinen auch Meeresbakterien ihren Energiebedarf durch wechselnde Strategien zu decken: Fehlen ihnen die Nährstoffe wie Proteine oder Zucker, so können sie auf „Photovoltaik“ umschalten und den Energiemangel mithilfe des Sonnenlichts ausgleichen. Hierauf deutet die Entschlüsselung des Genoms eines neu entdeckten Bakteriums hin, wie Wissenschaftler nun in der Zeitschrift PNAS berichten.
Fundort Helgoland

Fundort Helgoland

Während die eine Gruppe von Lebewesen wie Pflanzen und Algen ausschließlich mit Licht und dem in der Luft vorhandenen Kohlendioxid wachsen kann, der so genannten Photosynthese, benötigt die andere Gruppe, zu der zum Beispiel die Tiere und Pilze gehören, komplexe Nährstoffe wie Kohlenhydrate oder Proteine. Doch manche Lebewesen wie auch das untersuchte Meeresbakterium nutzen einen regelrechten Energiemix, die so genannte Photoheterotrophie. Mit einer Häufigkeit von bis zu zehn Prozent spielen diese Photoheterotrophen eine nicht zu unterschätzende Rolle im globalen Stoffkreislauf der Ozeane.

Energiekünstler vor Helgolands Küste


Erst kürzlich untersuchten Meeresbiologen am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen eine in den Küstenregionen weit verbreitete Bakterienart mit Hilfe der Genomanalyse. Den auf den Namen „Congregibacter litoralis KT71“ getauften Organismus isolierten sie vor rund acht Jahren aus Gewässern um Helgoland und stuften ihn nach Wachstumsexperimenten als heterotroph ein: KT71 braucht organische Kohlenstoffverbindungen. Doch die Analyse des mehr als 4 Millionen Basenpaare umfassenden Genoms ließ die zuständigen Forscher am Craig Venter Institute in den USA stutzig werden. Sie fanden die Gene für den kompletten bakteriellen Photosyntheseprozess und machten daraufhin die Probe aufs Exempel.

Aufwändige Wachstumsversuche in den Laboren der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) in Braunschweig bestätigten die genetischen Befunde: Congregibacter litoralis KT71 ist in der Tat photoheterotroph und kann neben Proteinen und bestimmten Zuckerarten auch Licht als Energiequelle nutzen. Wie die Forscher vermuten, schaltet es dabei je nach den Bedingungen in seiner Umwelt von „Verbrennung“ auf „Photovoltaik“ um. „Fingerabdrücke“ einer neuen Gruppe von Bacteriochlorophyll-haltigen Gammaproteobakterien wurden vor 5 Jahren entdeckt.


Jetzt stellte sich Congregibacter als erster im Labor kultivierbarer Vertreter dieser Gruppe von photoheterotrophen Meeresbakterien heraus. Der Stamm KT71 kann sogar noch mehr. In schlechten Zeiten mit geringem Nährstoffangebot kann es auf seine intern angelegten Speicherstoffe zurückgreifen. KT71 bildet auch gerne Aggregate und hat eine Vorliebe für niedrige Sauerstoffkonzentrationen. „Damit ist KT71 perfekt an die rasch wechselnden Lebensbedingungen in der norddeutschen Bucht angepasst und kann zu Recht als ein typischer Vertreter der Meeresbakterien um Helgoland bezeichnet werden, “ betont Professor Rudolf Amann, Direktor am Max-Planck-Institut.
(Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, 16.02.2007 - AHE)
 
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