Bakterien wirken Treibhausgasen in Mooren entgegen

Bislang wurde angenommen, dass seltene Bakterien in einem Ökosystem wenig zu diesem beitragen und die wichtigen Funktionen von den häufigen Arten übernommen werden. Doch nun konnten Forscher des Leibniz Instituts DMSZ und der Universität Wien zeigen, dass auch seltene Mikroben manchmal sehr wichtig sind. Die Wissenschafter entdeckten in natürlichen Feuchtgebieten eine seltene Bakterienart, die äußerst aktiv Sulfat reduzieren kann und dadurch der Bildung des Treibhausgases Methan in Mooren entgegengewirkt. Die Ergebnisse wurden aktuell in der Fachzeitschrift mBio veröffentlicht.

Mikroorganismen sind allgegenwärtig auf unserer Erde. Die Zusammensetzung einer komplexen mikrobiellen Lebensgemeinschaft, sei es in unserem Darm, im Meer oder im Boden folgt dabei immer derselben Struktur: Es gibt wenige Dutzend Arten, die zahlenmäßig häufig sind und wichtige Funktionen in einem Ökosystem übernehmen. Dem stehen Hunderte bis Tausende sehr seltenen Mikroorganismen im gleichen Ökosystem gegenüber. Forscher nahmen bislang an, dass diese ‚seltene Biosphäre’ in eine Art Dornröschenschlaf verfallen ist und auf bessere Umweltbedingungen wartet.

Die Mikrobiologen Alexander Loy und Bela Hausmann vom Forschungsverbund Chemistry Meets Microbiology der Universität Wien haben in Zusammenarbeit mit Michael Pester vom Leibniz-Institut DSMZ in Braunschweig eine seltene Bakterienart (Candidatus Desulfosporosinus infrequens) entdeckt, die der übermäßigen Bildung des Treibhausgases Methan in Mooren entgegenwirkt. Moore sind als natürliche Feuchtgebiete für etwa 30 Prozent der weltweiten Emissionen des Treibhausgases Methan verantwortlich. Candidatus Desulfosporosinus infrequens-Bakterien setzen zur Energiegewinnung Sulfat zu Sulfid um und nehmen gegenüber dem Prozess der Methanbildung eine wichtige Kontrollfunktion ein. Dabei stehen sie mit methanbildenden Archaeen in einem andauernden Konkurrenzkampf um Nährstoffe, vermindern so deren Aktivität und verhindern dadurch, dass noch mehr Methan gebildet wird. Das beugt einer zusätzlichen Klimaerwärmung vor.

In einem jetzt in der renommierten Fachzeitschrift mBio publizierten Artikel konnten die Forscher in einem systembiologischen Ansatz gemeinsam zeigen, dass die neue sulfatreduzierende Bakterienart (Candidatus Desulfosporosinus infrequens) durch ihre hohe Aktivität der übermäßigen Bildung von Methan in Mooren entgegenwirken kann – und das trotz ihrer geringen Häufigkeit. Warum sich die Bakterien trotz hoher Aktivität nicht stärker vermehren, erklären die Wissenschaftler mit folgendem Prinzip: Die Bakterien müssen mit den im Moor vorherrschenden sauren pH-Bedingungen zurechtkommen und stecken deshalb vermutlich ihre gesamte Energie in den Erhalt der Zelle statt in ihr Wachstum.

Publikation in mBio:
Bela Hausmann, Claus Pelikan, Thomas Rattei, Alexander Loy, Michael Pester (2019). Long-Term Transcriptional Activity at Zero Growth of a Cosmopolitan Rare Biosphere Member. 
DOI:10.1128/mBio.02189-18