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Meeresökologie: Schlüsselmikrobe beherrscht marine Todeszonen

Forscher haben eine Bakterie identifiziert, die in extrem sauerstoffarmen Meergebieten – den so genannten Todeszonen – weit verbreitet ist und diese über ihren Stoffwechsel stark beeinflusst. Wie das Team um Steven Hallam von der University of British Columbia in Vancouver berichtet, ernährt sich "SUP05" hauptsächlich von Nitraten und hängt daher nicht von Sauerstoff ab.

Für ihre Untersuchung nahmen die Wissenschaftler Proben im Saanich Inlet, einem Fjord an der Küste von Vancouver Island, und ermittelten anschließend deren bakterielle Zusammensetzung durch so genannte metagenomische Analysen. Dabei wird die Gesamtheit der in der Probe enthaltenen DNA auf bekannte Sequenzen abgesucht. SUP05 und eng verwandte Varianten erwiesen sich dabei als die vorherrschende Gruppe von Mikroben.

Saanich Inlet in Kanada | Der Fjord, in dem die Wissenschaftler Proben nahmen, befindet sich an der Küste von Vancouver Island. Seine Wasserqualität unterliegt starken jahreszeitlichen Schwankungen, bei der sich regelmäßig Schichten mit unterschiedlichen Nährstoffzusammensetzungen ausbilden und wieder vermischt werden. Das mache ihn zu einem idealen natürlichen "Labor".
Die Bakterie sei ein "paradoxer Organismus", erläutert Hallam, denn sie leiste mit ihrer Stoffwechselaktivität einerseits für das Ökosystem große Dienste, etwa indem sie giftige Sulfide entferne sowie Kohlendioxid und Nitrate binde, produziere aber vermutlich gleichzeitig das extrem schädliche Treibhausgas Distickstoffmonoxid (Lachgas).

Die Analyse ergab außerdem, dass SUP05 mit bereits bekannten Besiedlern eines extremen Lebensraums eng verwandt ist: Ihre DNA zeigte deutliche Ähnlichkeiten mit Bakterien auf, die in den Kiemen von Tiefseemuscheln leben. Anders als der Nitrat-Verwerter SUP05 verstoffwechseln diese jedoch hauptsächlich Schwefel.

Großflächige Todeszonen etwa im Golf von Mexiko entstehen unter anderem durch Stickstoffeintrag aus Landwirtschaft und durch hohe Wassertemperaturen. Wegen des Klimawandels sind sie weltweit auf dem Vormarsch. Höheres Leben ist in diesen Regionen kaum möglich, was nicht zuletzt zu starken Einbußen für die Fischereiwirtschaft führt. Trotz ihrer Bedeutung seien sie noch wenig erforscht, erklärt Hallam. (jd)

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  • Quellen
Walsh, D. et al.: Metagenome of a Versatile Chemolithoautotroph from Expanding Oceanic Dead Zones. In: Science 326, S. 578–582, 2009.

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