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Leben in der Tiefsee: Sauerstoff ohne Fotosynthese

Der größte Teil unseres Sauerstoffs auf der Erde entsteht durch Fotosynthese im Licht. Doch einer Mikrobe gelingt dies auch in der ewigen Schwärze der Tiefsee auf eigene Weise.
Blasen in der Dunkelheit

Die Archaea-Art Nitrosopumilus maritimus ist in den Ozeanen weit verbreitet, wo sie ihren Lebensbedarf damit deckt, Ammoniak zu Stickstoff zu oxidieren. Deshalb findet sie sich vor allem in sauerstoffreichen Regionen der Meere. Allerdings überlebt sie auch in den dunklen Bereichen der Tiefsee – und das überraschend gut, was die Wissenschaft sich bislang nicht erklären konnte. Doch eine Arbeitsgruppe um Don Canfield von der Universität Süddänemark konnte das Rätsel klären, wie sie in »Science« schreibt: Die Mikrobe erzeugt tatsächlich selbst Sauerstoff, ohne dafür Fotosynthese zu betreiben.

Eigentlich wollte das Team herausfinden, bis zu welchem minimalen Sauerstoffgehalt die Mikroben noch lebensfähig sind. Sie platzierten sie daher in luftdicht verpackte Behälter, in die kein Licht eindringen konnte, und reduzierten anschließend künstlich den Sauerstoffgehalt des Wassers. Damit wollten Canfield und Co einen Teil der Lebensbedingungen der Tiefsee simulieren. Die Archaeen verbrauchten in der Folge den gesamten verbliebenen Sauerstoff, um ihren Stoffwechsel aufrechtzuerhalten. Aber dann begann dessen Konzentration im Tank wieder zuzunehmen: Die Mikroben erzeugten das Gas also selbst.

Wie ihnen das gelang, ist noch unklar. Allerdings ist sich die Arbeitsgruppe sicher, dass es sich um einen völlig neuen Erzeugungsweg handeln muss. Bislang kennt man drei mögliche Prozesse, wie Sauerstoff in der Dunkelheit ohne Fotosynthese entstehen kann. Aber keiner davon scheint dem von Nitrosopumilus maritimus zu entsprechen, davon sind die Wissenschaftler überzeugt. Denn die Mikroben erzeugen sowohl Sauerstoff als auch Stickoxide, was in dieser Kombination bislang noch nicht beobachtet wurde.

Da Ammoniakoxidierung unter Archaea häufiger vorkommt, könnte diese Art des Stoffwechsels mit gleichzeitiger Produktion von Sauerstoff ebenfalls häufiger vorkommen, vermuten die Forscher. Ob sie eine größere Rolle für die Anreicherung des Gases in der Umwelt spielt oder gespielt hat, ist jedoch völlig unbekannt.

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