Als Sauerstoffproduzenten und CO₂-Speicher tragen Algen zum Überleben des marinen Ökosystems bei und leisten damit auch einen entscheidenden Beitrag zum Klimaschutz. Auch für die Industrie sind Algen, wie die Grünalge Ulva, längst zu einer wichtigen Rohstoffquelle geworden. Aus ihnen werden Wirkstoffe für die Medizin oder biobasierte Chemikalien gewonnen, Lebens- und Futtermittel oder Kosmetikprodukte hergestellt. Mit der Entschlüsselung des Genoms der marinen Großalge Ulva hatten Forschende aus Jena bereits vor einigen Jahren die Grundlage gelegt, um das vielfältige Potenzial des sogenannten Meersalates weiter auszuschöpfen.

Neue Erkenntnisse zur Interaktion von Alge und Bakterien 

Nun liefern Jenaer Forschende vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) und der Friedrich-Schiller-Universität erstmals detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung der Ulva-Algenzellen und deren Wechselwirkungen mit Bakterien.

Algen leben in Symbiose mit Bakterien und sind damit für deren Wachstum und Entwicklung entscheidend. Bisher war es jedoch schwierig, diese Interaktion in Echtzeit zu untersuchen, ohne den sensiblen Prozess zu beeinträchtigen. „Unser Ziel war es, eine Technik zu entwickeln, die es ermöglicht, die feinen Unterschiede in der Zellstruktur der Algen und die Interaktionen mit den Bakterien genau zu erfassen“, erklärt Constanze Schultz vom Leibniz-IPHT und Erstautorin der Studie, die im Sonderforschungsbereich ChemBioSys an der Friedrich-Schiller-Universität Jena durchgeführt wurde.

Laserlicht macht symbiotische Interaktion sichtbar 

Wie das Team im Fachmagazin „ChemPhysChem" berichtet, gelang es ihm mithilfe der sogenannten Raman-Spektroskopie, die symbiotische Interaktion von Alge und Bakterien auf sanfte Weise zu ergründen. Bei der Methode werden mithilfe von Laserlicht die Moleküle in den Zellen untersucht. Auf diese Weise werden Veränderungen in der Zellstruktur sichtbar, ohne Farbstoffe oder Marker hinzuzufügen. „Die Raman-Spektroskopie bietet uns eine einzigartige Möglichkeit, diese Prozesse direkt im Wasser und ohne Beeinträchtigung der Proben zu analysieren“, so Schultz.

Potenzial für Biotechnologie und Umweltschutz

Nach Ansicht der Forschenden kann die Studie zu einem besseren Verständnis der Rolle von Algen und ihren bakteriellen Partnern im Ökosystem beitragen. Auf dieser Grundlage könnten zudem effizientere Methoden zur Kultivierung von Algen entwickelt werden, die für die Nahrungsmittelproduktion oder Energiegewinnung immer wichtiger werden. „Besonders die Einblicke in die molekulare Zellwandsynthese und die Entstehung von Fehlbildungen sind hierbei von hoher Relevanz, da sie helfen können, Resistenz gegen verschiedene Umwelteinflüsse sowie Krankheitsanfälligkeit besser zu verstehen“, schreiben die Forschenden.

bb