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20.08.2018

Mikroben-Krieg im Boden

Ein internationales Forscherteam hat das Mikrobiom des Bodens durchleuchtet. Demnach liefern sich Pilze und Bakterien einen ständigen Wettkampf um Ressourcen.

Weltweit liefern sich Mikroben und Pilze einen Wettkampf um die Ressourcen im Boden. Dabei wird das Zusammenspiel durch den Menschen, die Region und das Klima beeinflusst.
Quelle: 
Falk Hildebrand und Aleksandra Krolik in Zusammenarbeit mit Campbell Medical Illustration/EMBL

Der Boden besteht aus weit mehr als Erde. Er ist durchsetzt mit Mikroorganismen, Pilzen und unzähligen Wurzeln verschiedenster Pflanzen. Sie alle interagieren miteinander und bilden zusammen das Bodenmikrobiom. Unter der Leitung des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg und der Universität Tartu in Estland hat ein internationales Forschungsteam erstmals weltweit das Zusammenspiel von Pilzen und Bakterien im Boden untersucht. Wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten, befinden sich Pilze und Bakterien in einem ständigem Wettstreit um Nährstoffe. 

Bodenproben von der Tundra bis zu den Tropen

Um das Zusammenspiel der Bodenbewohner zu untersuchen, haben die Wissenschaftler über fünf Jahre 58.000 Proben an 1.450 Standorten auf der ganzen Welt entnommen. Dabei untersuchten sie sowohl Böden, die von der Landwirtschaft beeinflusst waren, als auch solche, die bisher von Menschenhand unberührt blieben. Unter der Leitung von Mohamad Bahram (Universität Tartu) und Falk Hildebrand (EMBL) wurden die Proben zusammengetragen und schließlich ausgewertet. Dabei haben sie sich auf 189 der 1.450 Bodenproben konzentriert. Sie enthielten die wichtigsten Biome der Welt – von Tropenwäldern bis hin zur Tundra. 

Globaler Krieg zwischen Bodenbakterien

Die Bodenforscher analysierten mehrere Millionen Gene der Mikroorganismen, doch weniger als ein Prozent davon waren bereits bekannt. „Die schiere Menge bisher unbekannter Gene ist überwältigend, aber diejenigen, die wir interpretieren können, weisen eindeutig auf einen globalen Krieg zwischen Bodenbakterien und -pilzen hin", sagt Peer Bork, EMBL-Gruppenleiter und Mitautor der Studie.

Außerdem stellte sich heraus, dass weniger Bakterien vorhanden waren, je mehr Pilze gemessen wurden. Den Forschern zufolge hängt die Anzahl der bakteriellen Antibiotikaresistenzgene in Bakterien stark von der Menge der Pilze ab. „Dieses Muster könnte dadurch erklärt werden, dass Pilze im Kampf um mehr Ressourcen Antibiotika produzieren, wodurch nur Bakterien mit den entsprechenden Antibiotikaresistenzgenen überleben", so Falk Hildebrand.

Bakterien mögen‘s warm, Pilze eher kühl

Auch die regionalen Unterschiede der Bodenproben wurden untersucht. Zwar konnten die Forscher in allen Proben Bakterien feststellen, die größte genetische Vielfalt fanden sie jedoch in gemäßigten Klimazonen: Bakterien bevorzugen warme und feuchte Standorte. Pilze hingegen kommen häufiger in kühlen und trockenen Klimazonen wie der Tundra vor. Zwischen den Kontinenten fanden die Bodenforscher größere Unterschiede bei den Pilzen als bei den Bakterien. Das bedeutet, dass die Beiträge von Bakterien und Pilzen zum Nährstoffkreislauf weltweit unterschiedlich sind und sich demnach auch der Klimawandel lokal unterschiedlich auf das Bodenmikrobiom auswirkt. 

Menschen verändern Bodenmikrobiom

Der Mensch hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Bodenbeschaffenheit: Ackerland oder Gartenrasen weisen völlig unterschiedliche Verhältnisse zwischen Bakterien, Pilzen und Antibiotikaresistenzen auf. Diese Verschiebung des natürlichen Gleichgewichts verdeutlicht die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf das Bodenmikrobiom – jedoch mit bisher unbekannten Folgen.

Die Wissenschaftler geben zu bedenken, dass ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Pilzen und Bakterien im Boden den Einsatz von Bodendünger in der Landwirtschaft reduzieren und nützliche Mikroorganismen gefördert werden könnten.

jmr

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