Im Boden leben unzählige Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen. Diese unsichtbaren Kleinstlebewesen bilden Lebensgemeinschaften in unterschiedlichster Form und sorgen so für einen reibungslosen Nährstoffkreislauf und damit für fruchtbare Böden und Pflanzenwachstum. Wie diese Mikroorganismen zusammenarbeiten und welche Faktoren das Wachstum fördern oder hemmen, wird seit Jahren an der Friedrich-Schiller-Universität Jena erforscht. In der Fachzeitschrift „PNAS“ berichten die Forschenden nun, wie Algen und Bakterien interagieren und welchen Beitrag die mikrobielle Lebensgemeinschaft zum Klimaschutz leistet.

Helferbakterium neutralisiert Giftstoffe feindlicher Bakterien

Im Rahmen der Studie fand ein Team ein Bakterium, das mit der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii eine Lebensgemeinschaft bildet, von der beide Seiten profitieren. Dabei handelt es sich um das Bakterium Mycetocola lacteus. „Während das Bakterium bestimmte überlebenswichtige B-Vitamine und eine schwefelhaltige Aminosäure erhält, wird das Wachstum der Grünalge optimiert. Zudem schützen das Helferbakterium Mycetocola lacteus und eine verwandte Bakterienart die Alge gemeinsam vor schädlichen Angriffen anderer Bakterien, indem sie einen Giftstoff dieser feindlichen Bakterien durch Spaltung inaktivieren“, sagt Maria Mittag, Professorin für Allgemeine Botanik an der Universität Jena und korrespondierende Autorin der neuen Studie.

Nur gesunde Algen binden CO₂

Die Symbiose mit den Bakterien sichert der Grünalge demnach das Überleben, weil Giftstoffe anderer Bakterien neutralisiert werden. Mikroorganismen leben aber nicht nur im Boden, sondern auch in Süßwasser und Ozeanen. Da Algen Kohlendioxid (CO₂) in Sauerstoff verwandeln, ist ihr Überleben für den Erhalt des CO₂-Kreislaufs auf der Erde und damit für das Klima essenziell. „Neben Landpflanzen produzieren Algen und Cyanobakterien einen großen Teil des Sauerstoffs und binden etwa die Hälfte des Kohlendioxids in der Atmosphäre durch Photosynthese. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag für das Leben auf der Erde.“ Doch nur gesunde Algen können Kohlendioxid gut aufnehmen und binden, sagt Mittag. Deshalb sei es wichtig zu wissen, welche Bakterien den Algen helfen, stark zu bleiben und gleichzeitig die Wirkung der schädlichen Bakterien zu neutralisieren.

Mit der Studie liefert das Forschungsteam den Beweis, dass diese Bakterien und Mikroalgen auch in ihrer natürlichen Umgebung zusammenleben. An der Studie waren zudem Forschende des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ und des Sonderforschungsbereichs „ChemBioSys“ der Universität Jena beteiligt.

bb