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- 06.11.2012 Seltsame Ernährungsgewohnheiten von...
Seltsame Ernährungsgewohnheiten von Methan oxidierenden Mikroorganismen: Methan liefert die Energie, nicht aber den Kohlenstoff
05.11.2012
Kohlenstoff ist Grundbaustein...
Alles Leben auf der Erde basiert auf Kohlenstoff und seinen Verbindungen. Die wichtigen Zellbestandteile aller Lebewesen enthalten Kohlenstoff. Diesen Grundbaustein kann die Zelle entweder in Form von organischem Material zu sich nehmen; oder die Zelle bezieht ihren Kohlenstoff aus anorganischen Verbindungen wie dem Kohlendioxid. Forscher sprechen im ersten Fall von heterotrophen, im zweiten von autotrophen Organismen. Alle Pflanzen und viele Bakterien und Archaeen sind Autotrophe, während alle Tiere, einschließlich der Menschen, zu den Heterotrophen zählen. Die Autotrophen bilden die Basis für das Leben der Heterotrophen und aller höheren Lebensformen, indem sie anorganischen Kohlenstoff aufnehmen, um organisches Material aufzubauen.
... und kann auch Energiequelle sein
Neben Kohlenstoff als Grundlage für das Zellwachstum braucht jede Zelle Energie, um die Lebensprozesse in Gang zu halten. Methan kann solch ein Treibstoff sein. Bei den vor mehr als zehn Jahren von Bremer Forschern entdeckten Mikroben, die unter anoxischen, also sauerstofffreien Bedingungen Methan aufnehmen, gingen die Wissenschaftler bislang davon aus, dass das Methan sowohl den Kohlenstoff als auch die Energie liefert.
In der aktuellen PNAS-Studie zeigen Bremer Wissenschaftler vom MARUM und dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie jedoch, dass der Kohlenstoff aus dem Methanmolekül von den im Meer lebenden Archaeen als Grundbaustein verschmäht wird. „In unseren Wachstumsversuchen wurde markierter Kohlenstoff aus dem Methan nie direkt in das Zellmaterial eingebaut, wohl aber der Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid. Das war schon eine Überraschung, “ sagt PNAS-Autor Matthias Kellermann. Die Archaeen verhalten sich also genau so, wie es von so genannten Chemoautotrophen zu erwarten ist.
“Die Archaeen und die Sulfat reduzierenden Bakterien leben zusammen in Konsortien, die extrem langsam wachsen. Doch nur im neu entstanden Zellmaterial in Form von Lipiden konnten wir die Antwort auf unsere Frage finden, woher der Kohlenstoff stammt,“ ergänzt Kai-Uwe Hinrichs, Leiter der organischen Geochemie am MARUM.
Co-Autor Gunter Wegener vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie bilanziert: “Mit dem neuen Wissen können wir unsere Studien zum Methanabbau besser auswerten. Unsere überraschenden Ergebnisse verdeutlichen letztlich auch, dass viele mechanistische Details dieses global relevanten Prozesses immer noch unverstanden sind.“
Die für diese Studie genommenen Proben stammen aus dem Guaymas-Becken an der Westküste Mexikos. Sie wurden mit dem US-Tauchboot Alvin aus einer Tiefe von über 2.000 Metern geborgen.
Weitere Informationen/Bildmaterial/Interviews:
Albert Gerdes, +49 421 21865540, [Bitte aktivieren Sie Javascript]
Dr. Manfred Schloesser, +49 421 2028704, [Bitte aktivieren Sie Javascript]
Dr. Rita Dunker, +49 421 2028856, [Bitte aktivieren Sie Javascript]
Beteiligte Institute:
MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie Bremen
Originalartikel:
Autotrophy as a predominant mode of carbon fixation in anaerobic methane-oxidizing microbial communities
Matthias Y. Kellermann, Gunter Wegener, Marcus Elvert, Marcos Yukio Yoshinaga, Yu-Shih Lin, Thomas Holler, Xavier Prieto Mollar, Katrin Knittel, and Kai-Uwe Hinrichs
PNAS doi/10.1073/pnas.1208795109
Abstract des Artikels
Alles Leben auf der Erde basiert auf Kohlenstoff und seinen Verbindungen. Die wichtigen Zellbestandteile aller Lebewesen enthalten Kohlenstoff. Diesen Grundbaustein kann die Zelle entweder in Form von organischem Material zu sich nehmen; oder die Zelle bezieht ihren Kohlenstoff aus anorganischen Verbindungen wie dem Kohlendioxid. Forscher sprechen im ersten Fall von heterotrophen, im zweiten von autotrophen Organismen. Alle Pflanzen und viele Bakterien und Archaeen sind Autotrophe, während alle Tiere, einschließlich der Menschen, zu den Heterotrophen zählen. Die Autotrophen bilden die Basis für das Leben der Heterotrophen und aller höheren Lebensformen, indem sie anorganischen Kohlenstoff aufnehmen, um organisches Material aufzubauen.
... und kann auch Energiequelle sein
Neben Kohlenstoff als Grundlage für das Zellwachstum braucht jede Zelle Energie, um die Lebensprozesse in Gang zu halten. Methan kann solch ein Treibstoff sein. Bei den vor mehr als zehn Jahren von Bremer Forschern entdeckten Mikroben, die unter anoxischen, also sauerstofffreien Bedingungen Methan aufnehmen, gingen die Wissenschaftler bislang davon aus, dass das Methan sowohl den Kohlenstoff als auch die Energie liefert.
In der aktuellen PNAS-Studie zeigen Bremer Wissenschaftler vom MARUM und dem Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie jedoch, dass der Kohlenstoff aus dem Methanmolekül von den im Meer lebenden Archaeen als Grundbaustein verschmäht wird. „In unseren Wachstumsversuchen wurde markierter Kohlenstoff aus dem Methan nie direkt in das Zellmaterial eingebaut, wohl aber der Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid. Das war schon eine Überraschung, “ sagt PNAS-Autor Matthias Kellermann. Die Archaeen verhalten sich also genau so, wie es von so genannten Chemoautotrophen zu erwarten ist.
“Die Archaeen und die Sulfat reduzierenden Bakterien leben zusammen in Konsortien, die extrem langsam wachsen. Doch nur im neu entstanden Zellmaterial in Form von Lipiden konnten wir die Antwort auf unsere Frage finden, woher der Kohlenstoff stammt,“ ergänzt Kai-Uwe Hinrichs, Leiter der organischen Geochemie am MARUM.
Co-Autor Gunter Wegener vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie bilanziert: “Mit dem neuen Wissen können wir unsere Studien zum Methanabbau besser auswerten. Unsere überraschenden Ergebnisse verdeutlichen letztlich auch, dass viele mechanistische Details dieses global relevanten Prozesses immer noch unverstanden sind.“
Die für diese Studie genommenen Proben stammen aus dem Guaymas-Becken an der Westküste Mexikos. Sie wurden mit dem US-Tauchboot Alvin aus einer Tiefe von über 2.000 Metern geborgen.
Weitere Informationen/Bildmaterial/Interviews:
Albert Gerdes, +49 421 21865540, [Bitte aktivieren Sie Javascript]
Dr. Manfred Schloesser, +49 421 2028704, [Bitte aktivieren Sie Javascript]
Dr. Rita Dunker, +49 421 2028856, [Bitte aktivieren Sie Javascript]
Beteiligte Institute:
MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie Bremen
Originalartikel:
Autotrophy as a predominant mode of carbon fixation in anaerobic methane-oxidizing microbial communities
Matthias Y. Kellermann, Gunter Wegener, Marcus Elvert, Marcos Yukio Yoshinaga, Yu-Shih Lin, Thomas Holler, Xavier Prieto Mollar, Katrin Knittel, and Kai-Uwe Hinrichs
PNAS doi/10.1073/pnas.1208795109
Abstract des Artikels