Verborgenes Leben der Tiefsee-Archaeen enthüllt
Archaea sind Prokaryoten, die in Ökosystemen auf der ganzen Welt leben und die wichtige Prozesse vermitteln, die Treibhausgase und Nährstoffe steuern. Sie besitzen auch eine einzigartige Fähigkeit, mit extremem Energiehunger fertig zu werden. Bisher wurden noch keine Vertreter von Archaeen, die in Sedimenten der Tiefsee leben, im Labor erfolgreich gezüchtet. Das DARCLIFE-Projekt (Deep subsurface archaea: Carbon cycle, life strategies, and role in sedimentary ecosystems) wurde gegründet, um diese schlecht verstandenen benthischen Mikroorganismen zu untersuchen. Die Wissenschaftler versuchten, ihre Rolle in sedimentären Ökosysteme und um Kohlenstoffkreislauf zu erklären und ihre Strategien für das Leben mit extremer Energiebegrenzung zu erforschen. Im Zentrum der Forschung lagen Informationen, die in den strukturellen und isotropen Eigenschaften von Membranlipiden aus benthischen Archaea enthalten sind. Diese Lipide kodieren Informationen im Zusammenhang mit der Taxonomie ihrer mikrobiellen Hersteller und ihrer Anpassung an ihre Lebensräume. Sie dienen auch als Proxys für lebende Zellen in natürlichen Umgebungen. Expeditionen wurden in das westliche und östliche Mittelmeer, das Marmarameer und das Schwarze Meer unternommen, um Sedimentproben zu sammeln und eine eingehende geochemische Untersuchung des benthischen Lebensraums der Archaea durchzuführen. Die Forscher führten auch Feldarbeit an einer Mündung in North Carolina, Vereinigte Staaten, durch. Eine neue Generation von Protokollen auf der Basis von Metagenom-Analyse wurde ebenfalls entwickelt, um einen phylogenetischen Rahmen und weitere Einblicke in den Archaea-Stoffwechsel zu liefern. Dies erlaubte den Forschern bis zu 1 000 Verbindungen in Sedimenten und Umweltproben routinemäßig zu überwachen, wodurch eine vollständigere Sicht der mikrobiellen Gemeinschaften erhalten wurde. Das Ergebnis war die Entdeckung von mehreren neuen Archaebakterien-Lipiden, die in Kulturen noch nicht beschrieben wurden, bevor sie sich als charakteristisch für benthischen Archaeen erwiesen haben. Diese wurden mit der Mitgliedern der Miscellaneous Crenarchaeotal Group. versuchsweise verbunden. Die Forscher kultivierten relevante Modellarten von Archaeen, um ein besseres Verständnis zu gewinnen, wie Archaea sich an Energiestress anpassen und von den damit verbundenen Auswirkungen. Die mit Nitrosopumilus maritimus und Methanothermobacter thermautotrophicus gewonnenen Ergebnisse unterstützten die Hypothese, dass die starke Dominanz der Archaea-Glykolipide über Phospholipide im Tiefseeboden zu einer adaptiven Reaktion auf schweren Energiestress führt. DARCLIFE erforschte die grundlegenden Eigenschaften des Lebens bei minimaler Energie. Seine Pionierforschung hat zu einem besseren Verständnis der Rolle von Archaeen im Erdsystem geführt.
Schlüsselbegriffe
Archaea, Lipide, DARCLIFE, Kohlenstoffkreislauf, Sediment Ökosysteme, Energiestress
