In den Tiefen des Meeres ist Symbiose Trumpf. Um im lichtlosen Wasser zu überleben, kooperieren marine Würmer mit Bakterien, die Energie aus Schwefelverbindungen erzeugen. Doch solche chemosynthetischen Symbiosen haben Forscher nun überraschenderweise auch im Flachwasser entdeckt.
{1l}
Vor mehr als 300 Jahren beobachtete der niederländische Naturkundler Antonie van Leeuwenhoek Mikroorganismen, die auf seinen Zähnen lebten- und beschrieb damit erstmals eine Symbiose. Vor etwa 30 Jahren wurden an heißen Tiefseequellen des Galapagosgrabens so genannte chemosynthetische Symbiosen zwischen Röhrenwürmern und Bakterien entdeckt. Zum ersten Mal fanden Forscher dort eine hochproduktive Lebensgemeinschaft, die ihre Energie nicht aus dem Sonnenlicht sondern aus chemischen Umsetzungsprozessen zieht. Heute ist bekannt, dass Symbiosen in einer Vielzahl unterschiedlicher Lebensräume auftreten, wo mindestens hunderte Wirts- und Symbiontengruppen zusammenwirken.
Überall Symbiosen…
In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Reviews Microbiology“ beschreiben Nicole Dubilier und ihre Kollegen vom Max- Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, dass solche chemosynthetischen Symbiosen im Meer allgegenwärtig sind. An hydrothermalen Quellen wie jenen des Galapagosgrabens, an denen heißes, mineralreiches Wasser aus dem Erdinneren strömt, machen symbiontische Organismen den Großteil der Biomasse aus. Photosynthese ist in den dunklen Tiefen des Meeres unmöglich.
Stattdessen nutzen die Organismen chemische Energie, beispielsweise aus Sulfid oder Methan, um anorganischen Kohlenstoff zu fixieren und in organisches Material umzuwandeln. Leuchtend rote Röhrenwürmer wachsen dort zu mehreren Metern Länge heran, ohne jemals einen Bissen zu essen – verfügen sie doch nicht einmal über einen Mund. Bakterien, die ihnen unter der Haut sitzen, nehmen Stoffe aus dem Quellwasser auf und geben Stoffwechselprodukte an die Würmer weiter.
Was haben die Bakterien davon? Sie leben sicher in ihrem Wirt, der ihnen die stete Nähe zur Nahrungsquelle garantiert. Ähnliche Gemeinschaften bilden Bakterien mit Schnecken, Muscheln oder kleinen Krebschen. An anderer Stelle erreichen die Symbiosen weniger eindrucksvolle Gestalt – sind aber ebenso vielfältig und erfolgreich. Zum Meeresboden gesunkene Walkadaver etwa bilden einen beliebten Lebensraum für chemosynthetische Gemeinschaften, ebenso Holzreste und Schiffswracks.
…sogar im Flachwasser
Warum immer in die Ferne schweifen? Erst langsam entdecken die Forscher auch die symbiontische Vielfalt direkt vor unserer Nasenspitze, in den Flachwassergebieten des Ozeans. Im Mittelmeer, vor den idyllischen Stränden der Insel Elba beispielsweise, untersucht Mitautor Christian Lott unscheinbare
weiße Würmer. Auch sie haben keinen Mund, keinen Darm, keinen Anus, keine Nephridien – die sonst die Funktion der Nieren übernehmen. Unter der Haut beherbergen sie bis zu sechs verschiedene Bakterienarten, die ihnen sowohl die Nahrungsaufnahme als auch die Entgiftung des Körpers abnehmen.
In Anbetracht der Tatsache, dass erst eine kleiner Teil der Tiefsee erforscht ist, wird die Zahl der bekannten chemosynthetischen Symbiosen sicher noch steigen, betont Dubilier. Mit Hilfe der modernen mikrobiologischen Techniken werden am laufenden Band neue Verbindungen und Symbionten entdeckt. Eine dieser Techniken ist die so genannte Sequenzanalyse, bei der mit Hilfe von
Computern charakteristische Abschnitte der DNA untersucht werden, um die Herkunft und Identität von Organismen zu klären. Heute noch ein teures Unterfangen, werden solche Analysen zusehends kostengünstiger und eröffnen bisher nicht da gewesene Möglichkeiten, meint Dubilier. Mit zahlreichen
Überraschungen über Herkunft, Ausbreitung und Stoffwechsel der Mikroorganismen und ihrer Wirte sei noch zu rechnen.
(Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, 07.10.2008 – NPO)
