Lexikon der Biologie

schwefeloxidierende Bakterien



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Tiefseeökosystem: Ein lichtloses Ökosystem in der Tiefsee (Tiefseefauna), das im wesentlichen unabhängig von der Biomasseproduktion durch die Photosynthese ist, wurde 1977 am Rande heißer vulkanischer, schwefelwasserstoffhaltiger (H2S) Quellen („black smokers“, Schwarze Raucher) in Tiefen zwischen 2000 und 3000 m in der Nähe der Galapagosinseln entdeckt (Hydrothermalquellen). Heute sind bereits über 50 weitere schwefelwasserstoffhaltige Tiefseequellen bekannt, in deren Randzonen, wo sich das Vulkanwasser (Vulkanismus) mit dem kalten, sauerstoffhaltigen Meerwasser mischt, eine Reihe tierischer Formen leben. Die organischen Substrate für die Tiernahrung liefern hauptsächlich schwefeloxidierende Bakterien, die durch Oxidation der reduzierten Schwefelverbindungen (H2S [Schwefelwasserstoff], S° geothermischer Herkunft; Schwefelkreislauf) und CO2-Assimilation (Kohlendioxidassimilation) Biomasse bilden. In der Tiergemeinschaft leben mit den schwefeloxidierenden Bakterien in Ektosymbiose und Endosymbiose in großen Mengen Muscheln (z.B. Calpytogena magnifica, 25–32 cm lang) und „Röhrenwürmer“ (Pogonophora, 1–3 m lang, 4–5 cm dick; Lamellibrachia); außerdem werden in geringer Anzahl blaue Muscheln (Miesmuscheln), Eichelwürmer (Enteropneusten), sphärische Siphonophoren (Rhodaliida; Physophorae, Staatsquallen) und verschiedene Arten von Schnecken (u.a. Alviniconcha, Ifremeria; Neolepetopsidae, Neomphalidae, Osteopeltidae), Seeanemonen (Seerosen) und Krebstieren gefunden. Die Muscheln enthalten chemolithotrophe Bakterien an der Kiemenoberfläche und im Kiemengewebe. Das Blut der Tiere transportiert neben O2 auch H2S, das durch ein besonderes Protein vor spontanen Oxidationen geschützt ist. Die massenhaft auftretenden „Röhrenwürmer“ besitzen weder Mund noch Darm, After oder Magen. Die schwefeloxidierenden Bakterien leben symbiontisch in einem besonderen „Nährgewebe“ (Trophosom), das bis 60% des Gesamtkörpergewichts ausmachen kann. Die Versorgung der Bakterien mit O2 und H2S erfolgt durch einen primitiven Blutkreislauf, wobei H2S auch durch ein HS-bindendes Protein geschützt wird. Dieses symbiontische Ökosystem könnte – solange O2 (Sauerstoff) zur Verfügung steht – von der Sonnenenergie unabhängig durch die Nutzung der geothermischen (Erd-)Energie auch durch globale Katastrophen verursachte Verdunklungen der Erdoberfläche für längere Zeit überdauern.

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