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Exotischer Stoffwechsel: Bakterien bilden Manganknollen in der Spüle

Seit 100 Jahren sind sich Fachleute sicher: Bakterien können sich auch von Mangan ernähren. Doch nie fand man ein Beispiel. Bis ein Forscher seinen Abwasch vergaß.
Einige hndert Mikrometer große Knollen aus Braunstein unter dem Elektronenmikroskop.Laden...

Wer jemals in einer WG gewohnt hat, weiß: Wenn man schmutziges Geschirr zwei Monate lang in der Spüle liegen lässt, wachsen dort seltsame Dinge. Dass dabei eine wissenschaftlich wertvolle Entdeckung herauskommt, ist allerdings eher selten. Genau das berichtet nun der Geologe Jared Leadbetter – nicht aus seiner Wohngemeinschaft, sondern aus seinem Labor am California Institute of Technology.

Dort nämlich wuchs, wie er nun zusammen mit Hang Yu in »Nature« schrieb, an einigen mit Mangancarbonat verunreinigten Glasgeräten Mikroben, deren Existenz Fachleute seit einem Jahrhundert vermuten, aber bisher nie nachweisen konnten. Die beiden Bakterienarten leben in Gemeinschaft und gewinnen Energie, indem sie dem Metall Mangan Elektronen entziehen, es also oxidieren. Dabei erzeugen sie unregelmäßig geformte Knollen aus Manganoxid, ähnlich jenen in der Tiefsee – nur tausendfach kleiner.

Die Arten Manganitrophus noduliformans und Ramlibacter lithotrophicus sind die ersten Organismen überhaupt, bei denen man diesen Stoffwechselweg nachweisen konnte. Dabei galt es nahezu als unvermeidlich, dass Bakterien sich auch Mangan zu Nutze machen würden, um ihren Stoffwechsel zu betreiben. Denn jedes Lebewesen braucht einen stetigen Nachschub an Elektronen, um Biomoleküle zu bauen. Wir Menschen verwenden dafür elektronenreiche Verbindungen, die von anderen Lebewesen hergestellt wurden, Pflanzen ziehen sie mit Hilfe von Sonnenlicht aus Wasser.

Doch im Vergleich zu jenen Elektronenquellen, die Bakterien für sich nutzbar machten, ist das nachgerade unkreativ. Ammoniak und Schwefel setzen auf Bakterien ebenso wie auf Eisen oder Nitrit. Mangan ist nicht nur einer dieser Stoffe, aus denen sich auf ähnliche Weise Elektronen gewinnen lassen, sondern auch eines der häufigsten Metalle in der Natur. Deswegen hatten Fachleute schon früh vorhergesagt, dass es Bakterien geben sollte, die sich diese Quelle zunutze machen.

Wie bereits lange vermutet, oxideren die beiden Organismen zweiwertiges Mangan zu vierwertigem Mangan, das sie in mikrometergroßen Körnchen aus Manganoxid, genannt Braunstein, ablagern. Unerwartet daran ist vor allem der Fundort. Die meisten Fachleute hätten derartige Bakterien vermutlich in eher exotischen Umgebungen wie heißen Quellen oder Bergwerksabwässern vermutet – und nicht im Leitungswasser einer Großstadt.

30/2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 30/2020

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