Nach der Entschlüsselung des menschlichen Genoms hat sich der amerikanische Genforscher Craig Venter jetzt viel vorgenommen: Er will die Genome alle mikrobiellen Meeresbewohner erfassen und sequenzieren. Zusammen mit deutschen Forschern fand am Wochenende dafür eine Probenahme vor Helgoland statt.
Mikroben sind mit dem bloßen Auge nicht sichtbar. Schätzungen zufolge tragen sie etwa zur Hälfte der Gesamtbiomasse der Erde bei und steuern wichtige globale Prozesse zur Umsetzung von Kohlenstoffverbindungen wie das Treibhausgas Kohlendioxid. Leider sind die Kleinstlebewesen nur schwer zu untersuchen. Nur etwa ein Prozent aller Arten lassen sich im Labor mit klassischen mikrobiellen Techniken anzüchten. Der amerikanische Genforscher J. Craig Venter und sein Team wollen nun an die Genome der verbleibenden 99 Prozent heran.
Das auf zwei Jahre ausgelegte marine Genomprojekt ist nichtkommerziell und auf eine enge Kooperation mit den Wissenschaftlern der jeweiligen Küstenanrainerstaaten ausgelegt. In Deutschland beteiligen sich Forscher vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI), der Biologischen Anstalt Helgoland (BAH), der Jacobs University und dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie an dem Projekt. Die Forscher kamen am Sonntag zur Probennahme an Bord von Venters 30-Meter-Segelyacht Sorcerer II.
Probennahme von „Hexenmeister“-Yacht
Die nach dem englischen Begriff für Hexenmeister benannte Yacht ist mit modernster Meerestechnologie ausgestattet und war auf Stippvisite vort Helgoland. Ziel war die Kabeltonne, eine Langzeitmessstation auf der Helgoländer Reede zwischen Hauptinsel und Düne, die seit Jahrzehnten von Meereswissenschaftlern beprobt wird. Mit einer dreistufigen Filteranlage sammelten die Wissenschaftler Mikroorganismen aus dem Meer. Auf den engmaschigen Filtern bleiben Bakterien und Viren hängen, die dann zum Sequenzieren in die USA geschickt werden.
Die Proben aus den Weltmeeren dienen dazu, die Zusammenhänge zwischen der Welt der Mikroorganismen und den globalen Stoffumsätzen im ökologischen Zusammenhang besser zu verstehen. Die aus diesem Genomprojekt gewonnenen Sequenzdaten werden öffentlich zugänglich in einer Datenbank gespeichert.
Sequenzierung per „Schrotschuss“-Methode
Die angewandete DNA-Sequenzierungsstrategie ist eine Modifikation der erfolgreichen Shotgun-Methode: Venters Team sequenzierte damit das menschliche Genom mit in extrem kurzer Zeit. Die DNA wird dafür in kurze Bruchstücke zerlegt, kloniert, sequenziert und die Einzelsequenzen mittels Hochleistungscomputern und speziell dafür entwickelten Bioinformatikprogrammen wieder zusammengesetzt (Schrotschuss= Shotgun). Venter vergleicht diesen Ansatz mit einem Puzzle mit sechs Milliarden Teilen.
War das Zusammensetzen des menschliche Genom schon kompliziert, ist es bei dem Ozean- Genomprojekt noch um einige Stufen schwieriger geworden. Jede einzelne Wasserprobe beherbergt eine nahezu unbekannte Anzahl verschiedenster Puzzle, die es zu lösen gilt. Aber die Methode funktioniert: In einer einjährigen Pilotstudie konnten bereits 1,2 Millionen neue Gene und 1800 neue Arten im Meer entdeckt werden. Die Sorcerer II-Expedition ist jetzt unterwegs in die Ostsee. Von dort geht es über das Mittelmeer ins Schwarze Meer.
Professor Frank Oliver Glöckner, Leiter der Arbeitsgruppe Mikrobielle Genomik am Max-Planck-Institut, ist überzeugt, dass sich die Kooperation mit den amerikanischen Wissenschaftlern für beide Seiten auszahlt. „Die Sequenzdaten der Sorcerer II aus der Nord- und Ostsee werden die Datengrundlage für das MIMAS Projekt (Mikrobielle Interaktionen in MArinen Systemen) erheblich erweitern. Sie werden zum ersten Mal einen globalen Vergleich von Meeresökosystemen auf molekularer Ebene ermöglichen.“
(Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, 10.06.2009 – NPO)
