Egoistisch essen

Algen im Meer produzieren große Mengen sogenannter Vielfachzucker (Polysaccharide), die für die mikrobiellen Bewohner des Meeres eine wichtige Quelle von Kohlenstoff sind. Üblicherweise müssen diese Zucker in kleine Teile zerbrochen werden, ehe die Bakterien sie aufnehmen können. Doch das ist nicht der einzige Weg, zeigt nun Greta Reintjes vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen in einer neuen Veröffentlichung.

Auf einer Forschungsfahrt im Atlantik entdeckte Reintjes, dass viele Meeresbakterien große Zuckermoleküle mit einer sogenannten „egoistische“ Strategie verwerten. Dabei nehmen sie die Zucker zunächst auf und verarbeiten sie dann in einem abgesonderten Bereich weiter in kurzkettige Moleküle. „Die Entdeckung dieses alternativen Mechanismus der Polysaccharidverwertung hat weitreichende Auswirkungen für das Verständnis der Rolle der marinen Bakterien im globalen Kohlenstoffkreislauf“, so Reintjes.

„Mit einer hocheffizienten Proteinmaschinerie nehmen manche Meeresbakterien kurze und längere Zuckerketten über die äußere Membran in das sogenannte Periplasma auf“, erläutert Mitautor und MPI-Direktor Rudolf Amann. Dieses liegt zwischen der äußeren und inneren Membran und ist damit vor Nahrungskonkurrenten geschützt. Mit hochauflösender Lichtmikroskopie gelang Reintjes und ihre Kollegen die Aufnahme von fluoreszenzmarkierten Zuckerketten im Zellinneren. „Wir konnten sehen, dass erst dort der Abbau zu einzelnen, kleinen Zuckermolekülen erfolgt“, so Amann weiter.

Mit Hilfe molekularer Techniken identifizierte Reintjes die egoistischen Bakterien als Bacteroidetes, Planctomycetes und Gammaproteobacteria. „Man kennt diesen Mechanismus schon für Darmbakterien der Gattung Bacteroidetes, im marinen Bereich ist er aber neu“, sagt Amann.

Die nun im ISME Journal veröffentlichte Studie ist Teil von Greta Reintjes Doktorarbeit, die sie am 28. April am MPI Bremen verteidigt hat. 

Originalveröffentlichung

Greta Reintjes, Carol Arnosti, Bernhard M Fuchs und Rudolf Amann (2017): An alternative polysaccharide uptake mechanism of marine bacteria.

The ISME Journal advance online publication, 21 March 2017; doi:10.1038/ismej.2017.26