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Effiziente Bakterien

Seit jeher wurden kleinste Lebewesen wie Bakterien in ihrer Wirkung unterschätzt. Erst jüngste Forschungen zeigen, dass ihr Energie- und Stoffumsatz die Welt prägen.

Lange hielt man die Fotosynthese der Algen für die einzige Form der Energiegewinnung aus Sonnenlicht in Meeren und Seen. Untersuchte man mit herkömmlichen Methoden Wasser, fand man kaum Organismen, die anders als mit Chlorophyll  Sonnenenergie verwerten. Dazu brachte man Wasserproben ins Labor und ließ das Plankton auf Nährmedien wachsen. „Aber nur etwa ein Prozent der Mikroorganismen wächst in Kultur “, erklärt Martin Hahn vom Institut für Limnologie (ÖAW). Der klassische Fehlschluss war: Was im Labor nicht wächst, existiert nicht. Erst durch molekulare Methoden (Gennachweise) bewiesen Biologen, welche Bakterien im Plankton mitmischen. Und später schaffte das hartnäckige Team um Hahn es erstmals, auch bisher übersehene Süßwasserbakterien im Labor zu kultivieren.

Dass viele Bakterien ihre eigene Form der Sonnenlichtverwertung entwickelt haben, wurde erst später klar. Vor neun Jahren z. B. fiel Meeresbiologen auf, dass außer Chlorophyll auch Rhodopsinstoffe (mit ähnlicher Struktur wie das Sehpigment unserer Netzhaut) von Bakterien genutzt werden, um Sonnenenergie zu speichern. Die neueste Erkenntnis aus Hahns Arbeitsgruppe ist, dass auch die von ihnen kultivierten (grampositiven) Bakterien in der Lage sind, Energie aus der Sonne zu gewinnen: „Actinobakterien“ können eine primitive Form von Fotosynthese betreiben. „Bis in die 1990er stand in Lehrbüchern, dass grampositive Bakterien keine Rolle in Süßwasser spielen“, sagt Hahn. Welch Irrtum! Neue Analysen zeigen, dass 30 bis 60 Prozent der Süßwasserbakterien Actinobakterien sind. Das sind also 300.000 bis 600.000 Actinobakterien pro Milliliter (!), die bisher von der Wissenschaft nicht beachtet wurden.

Daher müssen Energieflüsse im Gewässer nun neu berechnet werden. „Eine Herausforderung“, sagt Hahn. Auch die Arbeitsgruppe um Tom Battin an der Uni Wien zeigt, dass man Mikroorganismen bei globalen Berechnungen nicht einberechnet hat: Klimamodelle arbeiten zwar mit Ökosystemen der Meere und des Bodens, vergaßen aber auf die Binnengewässer. Erste Hochrechnungen zeigen, dass die Mikroorganismen der Seen und Flüsse global zwei Milliarden Tonnen CO2 in die Atmosphäre abgeben. Als Dunkelziffer schätzt Battin sogar zwei Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr, die aus den Binnengewässern entweichen – also etwa ein Drittel der CO2-Menge, die jährlich beim Verbrennen fossiler Energieträger frei wird. Es ist daher wichtig, die kleinen Wesen (Bakterien, Pilze, Archaea) immer genauer kennenzulernen und ihre Energie- und Stoffumsätze korrekt zu messen, wie es in Österreich beispielsweise das FWF-Forschungsnetzwerk MICDIF macht.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 13.09.2009)