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Tiefseeökologie: Kälteanpassung von Tiefseebakterien analysiert

Veränderungen in der Proteinzusammensetzung sowie der Einsatz von speziellen Kälteschutzmolekülen und Stoffwechselanpassungen ermöglichen Spezialisten unter den marinen Bakterien ein Gedeihen in der kalten polaren Tiefsee. Dies schließen Forscher des Instituts für Genomforschung nach vergleichenden Analysen von Colwellia psychrerythraea, einem kälteliebenden Bakterium, mit in anderen Habitaten lebenden Mikroorganismen.

Die Forscher sequenzierten die knapp 5000 Gene des Bakteriums, schlossen daraus auf den gesamten Proteinsatz des Keims und verglichen die prognostizierten Eiweißstrukturen mit denen von 21 anderen Prokaryonten. Dabei fielen insbesondere Kälteschutzproteine für das Zellinnere auf, sowie die Baupläne für den Bau ungesättigter Fettsäuren. Diese sorgen in erhöhter Konzentration für funktionsfähige, flüssige Biomembranen auch bei niedriger Temperatur. Die Hülle des Bakteriums besteht zudem aus mehreren Schichten mit aufgelagerten, extrazellulären Zuckermolekülen.

Außergewöhnlich ist auch die Fähigkeit zur Synthese größerer Mengen von Polyhydroxyalkanoat-Verbindungen. Diese Polyester könnten dem Bakterium als Stickstoff und Kohlenstoffspeicher dienen und bei Versorgungsengpässen auch kurzzeitig als Nährstoffreserve in der Kälte mit Energiegewinn abgebaut werden. C. psychrerythraea besitzt zudem noch weitere Enzymsysteme zum Abbau komplexer Verbindungen, wie etwa Umweltgiften.

C. psychrerythraea, benannt nach der Meeresbiologin Rita Colwell, wächst nur bei Temperaturen unter 20 Grad Celsius und fühlt sich zwischen minus einem Grad und zehn Grad Celsius am wohlsten. Das Bakterium kann aus Tiefseeböden der arktischen See, dem offenen Meerwasser und dem Eis von Arktis und Antarktis isoliert werden.

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