Deep Water Incubator

Der Deep Water Incubator ermöglicht es, den Stoffwechsel von Tiefseemikroben vor Ort in ihrem Lebensraum zu beobachten. Bisher wurden Wasserproben auf Ausfahrten immer zunächst an Bord geholt und dann in einen Inkubator gefüllt. Allerdings gibt es dabei ein großes Problem: Auf dem Weg aus der Tiefsee nach oben zum Schiff verringert sich der Druck sehr stark. An Bord des Schiffes wird der Druck in speziellen Geräten dann zwar wiederhergestellt, aber das Dekomprimieren und das darauffolgende erneute Komprimieren bedeuten großen Stress für die Mikroben. Es besteht die Gefahr, dass die mikrobielle Aufnahme und Weiterverarbeitung von Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen beeinflusst wird und dadurch Fehler in der Datenerhebung entstehen. Die Idee hinter dem Deep Water Incubator ist deshalb, die Inkubation direkt vor Ort in der Tiefsee zu machen. So sollen mögliche Fehler durch Druckunterschiede vermieden werden.

Ein Inkubator ist ein Gefäß, in dem sich ein Substrat – also eine Nährlösung – befindet, auf dem Mikroorganismen wachsen können. Um den Stoffwechsel von Mikroorganismen zu erkennen und zu verfolgen, verwendet man oft Substrate, die mit schweren Isotopen von Kohlenstoff, Stickstoff oder Wasserstoff markiert sind. Die Mikroben, die das Substrat aufnehmen, werden dadurch markiert und können durch Massenspektrometrie identifiziert werden.

Der Deep Water Incubator ist ein Inkubator für den Einsatz in der Tiefsee. Er besteht aus zwölf Flaschen, die in einem Ring angeordnet sind und jeweils zehn Liter fassen. Die grauen Flaschen sind aus Kunststoff und haben oben und unten Deckel, die vom Schiff aus bedient werden und in gewünschter Tiefe geschlossen werden können, um die Wasserprobe zu nehmen. Jeweils zwei Flaschen sind mit je zwei Schläuchen verbunden. In einem befindet sich das Substrat. Sind die Flaschendeckel geschlossen, wird ein Ventil zu diesem Schlauch geöffnet. Eine Pumpe am Gerät pumpt dann das Substrat durch die Flaschen. Anschließend wird der Inkubator rund 20 Stunden einfach in Ruhe hängen gelassen.

Nach Ablauf der Zeit wird ein Ventil zum zweiten Schlauch geöffnet. In dem befindet sich ein Fixativ, also eine Flüssigkeit zur Konservierung von Strukturen. Anschließend wird der Deep Water Incubator wieder an Deck des Schiffes geholt. Dort werden die Flaschen dann geleert und der Inhalt zur weiteren Analyse auf Filter gelegt.  

Ein Nachteil des jetzigen Geräts ist, dass durch die Inkubation in der Tiefsee sehr lange Schiffszeit benötigt wird. So lange der Deep Sea Incubator im Einsatz ist, kann kein anderes Gerät heruntergelassen werden. Ziel ist es deshalb, ihn weiter zu optimieren und zu einem autonomen Gerät weiterzuentwickeln.

Das Gerät wurde von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Gruppe Durchflusszytometrie unter der Leitung von Bernhard Fuchs gemeinsam mit Mike Zubkov (SAMS Oban, NOC Southampton) entwickelt. Entsprechend nutzen sie auch das Gerät. Es kann bei Bedarf aber von allen Mitgliedern des Instituts verwendet werden.