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Mikroorganismen in der Tiefsee erzeugen Energie

Europäische Wissenschaftler haben Stoffwechselwege von im Untergrund der Tiefsee lebenden Mikroorganismen untersucht. Interessanterweise weisen Bakterien unter energisch eingeschränkten Bedingungen eine große Variabilität beim Energiesparen und im Kohlenstoffumsatz auf.
Mikroorganismen in der Tiefsee erzeugen Energie
Untersuchungen aus jüngster Zeit vermelden die Existenz von Mikroorganismengemeinschaften, die unter extremen Energieeinschränkungen im Untergrund der Tiefsee leben. So will man wissen, wie unter derartigen Bedingungen Adenosintriphosphat erzeugt wird, und insbesondere, wie sich der ATP-Synthase-Proteinkomplex anpasst. Es gibt sich neu abzeichnende Beweise dafür, dass die erzeugte freie Energie viel höher als zunächst angenommen ist, und dass es unwahrscheinlich ist, dass sie selektiven Druck auf die ATP-Synthese-Maschinerie ausübt.

Innerhalb des EU-finanzierten Projekts ATP_ADAPT_LOW_ENERGY (Adaptations of the ATP synthesis machinery in bacteria and archaea to conditions of extreme energy limitation in the deep subsurface) untersuchte man den geschwindigkeitsbegrenzenden Schritt bei der Zersetzung organischer Substanz unter extremen Energieeinschränkungen. Zudem wollten die Wissenschaftler die wichtigsten Unterschiede im potenziellen Metabolismus zwischen Mikroben in energiearmen Eiszeitsedimenten und energiereichen Holozänsedimenten ermitteln. Man verfolgte die Idee, zu erforschen, ob diese Abweichungen ein Resultat klimatischer Unterschiede oder eine Reaktion auf sich verändernde lokale Situationen sind.

Die Forscher führten eine Metagenomikanalyse von Sedimentdaten durch, die im Rahmen des Programms Baltic Sea Paleoenvironment 85 Meter unter dem Meeresboden gewonnen wurden. Die Sedimente unterschieden sich im Alter, im Gehalt an organischem Kohlenstoff, Salzgehalt und weiteren Parametern, welche die veränderte Umweltsituation der Ostsee von der letzten Eiszeit an und während des gesamten Holozäns widerspiegeln. Die Resultate stellten das Vorhandensein von Mikroorganismen unter Beweis, die zur Energieerhaltung durch Fermentation, Bildung von Essigsäurester und Methan sowie reduktiver Dehalogenierung in der Lage sind. Ob Gene vorhanden sind, die Toleranz gegenüber dem Salzgehalt verliehen, hing vom vorliegenden Salzgehalt ab, was auf die Anpassung an geochemische Veränderungen hindeutet.

In einem anderen Teil der Studie untersuchten die Wissenschaftler das Vermögen von in der Tiefsee lebenden Kleinstlebewesen zur Zersetzung von auf dem Meeresboden reichlich vorhandenen Biopolymeren einschließlich Kohlenhydrate und Proteine. Man ermittelte Gene, die extrazelluläre polymerabbauende Enzyme kodieren, die jedoch unter den verschiedenen taxonomischen Gruppen variierten. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler Mikroorganismen wie Calditrichaeota bestimmen, die Polymere und andere Stoffe aufbrechen, die langsam wachsen.

Zusammenfassend stellen die Erkenntnisse des Projekts grundlegendes Wissen über den organischen Kohlenstoffumsatz im flachen Meeresuntergrund und dessen Konsequenzen für die Umwelt zur Verfügung.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Life Sciences

Schlüsselwörter

Tiefsee-Mikroorganismen, Kleinstlebewesen in der Tiefsee, Kohlenstoffumsatz, ATP, Adenosintriphosphat, ATP_ADAPT_LOW_ENERGY, Zersetzung, Erosion, Abbau, Biopolymer
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