Bei der Untersuchung mariner Sedimente aus dem arktischen Meeresboden rund um Spitzbergen (Norwegen) machten BiogeochemikerInnen des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen vor neun Jahren eine überraschende Entdeckung: Statt wie erwartet nur kälteliebende (psychrophile) Mikroorganismen zu finden, entdeckten die WissenschafterInnen, die über die Anpassung der Sulfatreduzierer an die Kälte forschten, auch Vertreter ihrer hitzeliebenden (thermophilen) Verwandten.
Was diese "dort zu suchen haben", untersucht der Jungwissenschafter des Jahres 2007 der Fakultät für Lebenswissenschaften, Dr. Alexander Loy vom Department für Mikrobielle Ökologie.
Abkühlung im arktischen Meer
In einem neuen FWF-Projekt versucht Alexander Loy mittels molekularbiologischer Methoden herauszufinden, wie die thermophilen SRM in die arktischen Sedimente kamen, woher sie ursprünglich stammen, wie hoch ihre Diversität ist und ob sie nur rund um Spitzbergen oder in allen Weltmeeren vorkommen.
Das ist deshalb spannend, weil thermophile SRM nur dort wachsen können, wo es heiß ist: Zum Beispiel tief unter dem Meeresboden, wo geothermale Prozesse, heiße Quellen oder Erdöl- und Erdgasreservoirs für die richtige Temperatur sorgen. In den arktischen Sedimenten wird es aber nie wärmer als drei Grad Celsius.
Mit Sporen gegen die Unwirtlichkeit
"Bei dem thermophilen SRM, den die Bremer Biogeochemiker in der Spitzbergen vorgefunden haben, handelt es sich um einen speziellen Typus, der widrige und unwirtliche Bedingungen überstehen kann, indem er Sporen bildet", sagt Loy, der im Projekt eng mit BiogeochemikerInnen des Bremer Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie und mit MikrobiologInnen der Universität Aarhus in Dänemark zusammenarbeitet: "Es ist also anzunehmen, dass die in der Arktis vorgefundenen thermophilen Sulfatreduzierer inaktiv und für das dortige Ökosystem gar nicht von Bedeutung sind." Vielleicht wurden sie von unterirdischen Meeresströmungen bis nach Spitzbergen geschwemmt und warten nun in den dortigen Sedimenten auf "wärmere Zeiten".
Bioindikatoren für Erdöl- oder Erdgasvorkommen?
Da die "Hitzeliebhaber" also in der Kälte zwar überdauern, aber nicht wachsen können, ist ihr Vorkommen möglicherweise ein Indiz für unterirdische fossile Brennstofflager. Rund 25 Prozent der noch nicht erschlossenen Erdölvorkommen befinden sich in der Arktis. "Viele Nationen - Kanada, Russland, Norwegen etc. - sitzen schon in den Startlöchern, um drauflos zu bohren, wenn die Eiskappen durch die globale Erwärmung 'endlich' schmelzen", beschreibt Loy den kommerziellen Aspekt des Forschungsprojekts: "Falls SRM tatsächlich auf versteckte Rohstoffvorkommen hinweisen, könnten die Ergebnisse dieses Projektes langfristig zu einer kostengünstigeren - und ökologischeren - Methode zur Erschließung neuer Ölquellen führen."
Ökologisch hochrelevant
Doch das ist Zukunftsmusik: Für Alexander Loy steht die Grundlagenforschung im Vordergrund. Dafür bietet das Forschungsumfeld am Department für Mikrobielle Ökologie unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Michael Wagner die besten Voraussetzungen.
"Die Sulfatreduzierer sind für zahlreiche Ökosysteme und den weltweiten Schwefelkreislauf von immenser Bedeutung", so Loy. Als Mikroorganismen, die in sulfatreichen, sauerstofflosen Habitaten existieren können, stellen sie das letzte Glied im Prozess der Kohlenstoffmineralisierung dar: Wenn organische Materie, wie Plankton oder Algen, im Meer zu Boden sinkt, beginnt eine Reihe von Zersetzungsprozessen, in die verschiedenste Mikroorganismen involviert sind. Am untersten Ende dieser Kette sitzen die Sulfatreduzierer. "Sie sind für bis zu 50 Prozent der Kohlenstoffmineralisierung in den Meeren verantwortlich - ein ökologisch hochrelevanter Prozess", sagt Loy.
Expedition nach Spitzbergen
Um Proben zu nehmen, war der junge Molekularbiologe bereits zweimal selbst in Spitzbergen auf "Cruise", wie er lächelnd erzählt: "Das Boot, mit dem wir die küstennahen Sedimente in den Fjorden beprobt haben, war sehr klein und dementsprechend wacklig. Zu meiner eigenen Überraschung habe ich mich als 'seetauglicher' herausgestellt als meine KollegInnen." Auch heuer im Sommer geht es wieder auf Expedition: "Wir Molekularbiologen kommen ja sonst nur selten aus dem Labor, das muss man ausnutzen. Davon abgesehen ist Spitzbergen einfach eine faszinierende Gegend - nur Berge, Eis und Meer - und ein dementsprechend tolles Forschungsgebiet." (br)
Dr. Alexander Loy vom Department für Mikrobielle Ökologie begann das dreijährige FWF-Projekt "Thermophile sporenbildende Sulfatreduzierer in der Kälte" am 1. November 2007. |
