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14.02.10 Genom von Meeresbakterium hält Überraschungen bereit

Per Anhalter durch den Ozean

Forscher entschlüsseln Genom von Meeresbakterium

Die Weltmeere sind bevölkert mit Bakterien - in grösserer Zahl als alle anderen Organismen der Biosphäre. Doch die Wissenschaft weiß kaum etwas über sie. Eine Ausnahme sind Bakterien der so genannten Roseobacter-Gruppe, zu denen Dinoroseobacter shibae gehört. Das Genom von Dinoroseobacter shibae ist nun von einem interdisziplinären Forschungsverbund entschlüsselt worden.

Abb. 1: Das Meeresbakterium Dinoroseobacter shibae. Epifluoreszenzmikroskopisches Foto einer mit grünen Farbstoff angefärbten Kultur des Bakteriums mit freien Zellen und an der Zelloberfläche des nicht sichtbaren Dinoflagellaten Prorocentrum.
Quelle: Sarah Hahnke, ICBM Oldenburg

Die Weltmeere bedecken 70 Prozent der Oberfläche unseres Planeten und sind bevölkert von zahlreichen Bakterien. Doch die Wissenschaft weiß kaum etwas über sie, denn die meisten Bakterien lassen im Labor nicht am Leben erhalten. Eine Ausnahme sind Bakterien der so genannten Roseobacter-Gruppe, zu denen Dinoroseobacter shibae gehört. Das Genom von Dinoroseobacter shibae ist nun von einem interdisziplinären Forschungsverbund der Universitäten Oldenburg, Braunschweig und Göttingen, der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) und des Helmholtz Zentrums für Infektionsforschung (HZI) unter der Leitung von Prof. Dr. Irene Wagner-Döbler (HZI) und Prof. Dr. Meinhard Simon (Institut für Chemie und Biologie des Meeres der Universität Oldenburg) entschlüsselt worden.

Abb. 2: Das Meeresbakterium Dinoroseobacter shibae und zwei Zellen der Alge Prorocentrum. Zellen des Bakteriums sind mittels einer 16S rRNA-spezifischen Oligonukleotidsonde grün gefärbt und sitzen auf den Algenzellen oder sind als einzelne freie Zellen sichtbar.
Quelle: Sarah Hahnke, ICBM Oldenburg

Das Bakterium Dinoroseobacter shibae lebt in Symbiose mit einzelligen Algen und bewegt sich gewissermaßen per Anhalter durchs Meer. Fortbewegungsmittel sind z.B. Algen der Gruppe der Dinoflagellaten, die in vielen Küstenmeeren, beispielsweise der Nordsee, vorkommen. Das Bakterium enthält die komplette Enzymausstattung zur Photosynthese,  verschiedene Möglichkeiten zum Überleben in Abwesenheit von Sauerstoff, ein besonders ausgefeiltes bakterielles Immunsystem zur Abwehr von Infektionen durch Phagen, fünf Plasmide und Gene für spezielle Signalstoffe. Es ist darauf spezialisiert, von der Alge mit Nährstoffen versorgt zu werden.

Es ist den Forschern gelungen, Abbauwege für typische Algeninhaltsstoffe wie z.B. bestimmte Zucker zu finden. Überraschend, so der Oldenburger Meeresforscher Simon, war insbesondere die Erkenntnis, dass das Bakterium in der Lage ist, Vitamin B12 zu synthetisieren - und zwar nicht nur unter Verwendung von Sauerstoff, sondern sogar unter sauerstofffreien Bedingungen. Dieser Befund sei bisher einzigartig für Meeresbakterien. Um das Vitamin herzustellen, verfügt das Bakterium über 25 spezialisierte Enzyme. Bislang wurde eine derartige Symbiose - Vitamine gegen Zucker - im Ozean noch nicht nachgewiesen. Diese Erkenntnis wirft ein neues Licht auf die Bedeutung der bakteriellen Flora für Algenblüten - ein Thema, mit dem sich die ForscherInnen in Zukunft beschäftigen wollen.

Quelle:

The complete genome sequence of the algal symbiont Dinoroseobacter shibae: a hitchhiker's guide to life in the sea
I. Wagner-Döbler, et. al., ISME Journal 2009, DOI: 10.1038/ismej.2009.94

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Genom von Meeresbakterium hält Überraschungen bereit
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2010/feb/bakterien.shtm)

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