Hydrothermalquellen sind einige der wenigen Orte, an denen in der Tiefsee genügend Energie existiert, um Leben zu ermöglichen. Formen dieser Energie sind Erdöl und Erdgas, die sich aufgrund der hohen Wärme aus dem Erdinneren aus abgelagertem organischem Material bilden. Ein Bremer Forschungsteam konnte nun nachweisen, dass an Hydrothermalquellen heimische Mikroorganismen die im Erdöl enthaltenen Alkane als Nahrungsquelle nutzen. Bislang gab es nur Vermutungen, dass bestimmte Mikroben den Alkanabbau auch in sauerstofffreier Umgebung beherrschen.

Alkanabbau ohne Sauerstoff ist Teamarbeit

Im Fachjournal Nature Microbiology berichten die Fachleute des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen und des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen über ihre Entdeckung. Demnach ist es dem Team gelungen, Tiefseemikroben aus dem Sediment des 2.000 Meter tiefen Guyamas-Becken im Golf von Kalifornieren zu kultivieren. Die Bedingungen entsprachen denen der Hydrothermalquellen: bei 70 Grad Celsius, mit flüssigen Alkanen, aber ohne Sauerstoff. Dabei zeigte sich, dass der Alkanabbau in Abwesenheit von Sauerstoff Teamarbeit ist.

In jüngeren Jahren hatten sich bereits Hinweise gemehrt, dass bestimmte Archaeen mittels des Enzyms Methyl-Coenzym-M-Reduktase (MCR) Alkane für ihren Stoffwechsel auch dann verwenden können, wenn kein Sauerstoff verfügbar ist. Tatsächlich konnten die Bremer anhand von DNA- und RNA-Proben nachweisen, dass der Alkanabbau in ihrem Experiment durch Archaeen der Gattung Candidatus Alkanophaga erfolgt. Allerdings benötigen sie Hilfe: Der Teil der chemischen Reaktion, der nötig ist, um die Rolle des Sauerstoffs zu ersetzen, erfolgt durch Bakterien der Gattung Thermodesulfobacterium. Sie leben in enger Verbindung mit den Archaeen.

Restliches Öl verbleibt im Meeresboden

„Dank ihrer neuentdeckten Fähigkeiten haben es Alkanophaga und ihre Verwandten auf die Kohlenwasserstoffe in den Ölreservoirs abgesehen. Das restliche Öl wird immer fester und verbleibt so im Meeresboden“, erläutert Gunter Wegener, Seniorautor der Studie. „Noch haben wir keine tiefen Ölreservoirs untersuchen können – aber damit ärgern die Archaeen sicher die Ölindustrie. Sie leisten aber auch einen wichtigen Beitrag dafür, dass natürliche Ölaustritte selten sind.“

Die in Erdöl enthaltenen flüssigen Alkane sind giftig und eines der vielen Umweltprobleme nach Unglücken von Öltankern oder Bohrplattformen. Zwar gibt es einige Bakterien, die nahe der Wasseroberfläche Alkane mit Hilfe von Sauerstoff abbauen. Doch das Öl sinkt schnell in die Tiefe und damit in sauerstoffarme Regionen des Meeres. Hier könnte der nun nachgewiesene Prozess eine Rolle für den Ölabbau spielen.

bl