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09.08.2019

Wie Bakterien nach Algenblüten aufräumen

Eine überraschend geringe Anzahl an Bakterienarten ist daran beteiligt, den Kohlenstoff aus einer Algenblüte zu verwerten. Das haben Bremer und Greifswalder Mikobiologen ermittelt.

Die MPI-Forscher interessierte das Schicksal der Algen vor Helgoland nach deren Tod.
Die MPI-Forscher interessierte das Schicksal der Algen vor Helgoland nach deren Tod.
Quelle: 
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Naomi Esken

Algenblüten sind ein regelmäßiges Phänomen in den Meeren. Wegen des damit verbundenen schnellen Abbaus und der anschließenden Freisetzung von atmosphärischem Kohlenstoff spielt der Prozess eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Forscher des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen haben nun die Abläufe beim Abbau einer Algenblüte am Beispiel der Frühjahrsalgenblüte vor Helgoland genauer untersucht und darüber in der Fachzeitschrift „The ISME Journal“ berichtet.

Remineralisierung nur unvollständig verstanden

„Sobald die Algen sterben, wird der Kohlenstoff von Mikroorganismen, die die Algenreste nutzen, remineralisiert. Dadurch gelangt er wiederum als Kohlendioxid in die Atmosphäre. Sinken die toten Algen hingegen auf den Meeresgrund, wird die organische Substanz im Sediment vergraben, manchmal für sehr lange Zeit“, erläutert Karen Krüger vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, was bislang bekannt war. Unvollständig verstanden seien hingegen die Details der Remineralisierung des Algenkohlenstoffs gewesen.

Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Greifswald und des DOE Joint Genome Institutes in Kalifornien untersuchten die MPI-Forscher daher die Genome der am Abbau beteiligten Bakterien. Dabei gibt es typische Genmuster, sogenannte PUL (polysaccharide utilisation loci), die darauf hinweisen, ob ein Organismus eine bestimmte Art von Mehrfachzuckern metabolisieren kann. „Anders als erwartet war die Vielfalt der wichtigen PULs ziemlich gering“, berichtet Krüger. Im Wesentlichen konsumierten die Bakterien ihren Genen zufolge fünf Gruppen von Mehrfachzuckern: insbesondere Beta-Glucane und Alpha-Glucane, aber auch Mannane, Xylane und Alginate.

Anfangs dominieren einfache Mehrfachzucker

Die Mikrobiologen beobachteten außerdem, dass zu Beginn der Algenblüte besonders einfache Mehrfachzucker dominierten und im Verlauf der Blüte dann von komplexeren Zuckern abgelöst wurden – plausibel, wie MPI-Forscher Ben Francis findet: „Erstens bevorzugen die Bakterien normalerweise leicht-abbaubare Substrate wie einfache Speicherstoffe gegenüber biochemisch anspruchsvolleren Substraten. Zweitens werden im Verlauf der Blüte, wenn immer mehr Algen sterben, immer komplexere Polysaccharide verfügbar.“

Geringe Komplexität erstaunt die Forscher

Erstaunt zeigten sich die Forscher von der Überschaubarkeit der Abbauprodukte und der beteiligten Organismen: „Angesichts dessen, wie vielfältig Algen und Bakterien sind und wie komplex Polysaccharide sein können, waren wir recht überrascht, ein so begrenztes Spektrum an PULs zu finden, und das in vergleichsweise wenigen Bakteriengruppen“, resümiert Francis.

Als nächstes wollen die Forscher die Abbauprozesse im Details analysieren mit dem Abbau anderer Kohlenstoffquellen, beispielsweise in der Arktis oder im Sediment, vergleichen.

bl

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