Molekulare Indizien enthüllen, dass Meeresbakterien Pilze fressen

Unterschätzte Akteure im marinen Nahrungsnetz

Es ist bekannt, dass sich Bakterien in den Ozeanen von Algenzuckern, sogenannten Polysacchariden, ernähren. Diese bilden eine nahrhafte Mahlzeit, insbesondere nach dem Absterben von Algenblüten, wenn das Meerwasser voller Algenbiomasse ist. Ein Forschungsteam um Vipul Solanki vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie hat nun herausgefunden, dass ein Bakterium, das sich von Algenpolysacchariden ernährt, vielseitiger ist als erwartet: Es kann auch ein ausschließlich von Pilzen hergestelltes Polysaccharid nutzen. Das Bakterium selbst wurde aus Meerwasser vor der Insel Helgoland in der Deutschen Bucht isoliert. „Wir können hier zum ersten Mal zeigen, wie ein Bakterium ein Polysaccharid aus einem marinen Pilz abbaut“, sagt Solanki. „Wir vermuten, dass die Rolle von Pilzen im marinen Nahrungsnetz, insbesondere während Algenblüten, bisher unterschätzt wurde.“

Substrate von Pilzen als Nahrung für Meeresbakterien

Bei dem nachgewiesenen Pilzpolysaccharid handelt es sich um ein Alpha-1,6-Mannan. Andere Mannane wurden auch in Algen gefunden, aber diese besondere Art von Mannan ist spezifisch für Pilze. Die Forschenden kamen ihm auf die Spur, weil sie die Gene fanden, die für Enzyme kodieren, die Alpha-1,6-Mannane zersetzen – einschließlich des Schlüsselenzyms namens ShGH76. „Wir kennen solche Enzyme von Bakterien aus dem menschlichen Darm. Dort zielen sie auf Mannane aus den Hefen ab, die wir zum Brotbacken oder Bierbrauen verwenden“, erklärt Solanki. „Wir haben nicht erwartet, sie in einem Meeresbakterium zu finden. Deswegen haben wir dieses Enzym ganz genau untersucht“. Ein interdisziplinäres Forschungsteam, das Fachwissen in den Bereichen Glykobiologie, Proteinkristallographie, Biochemie und Genomik vereint, war notwendig, um das Enzym zu beschreiben und sein unerwartetes Substrat zu identifizieren. „Insbesondere die Röntgenbeugung von kristallisiertem ShGH76 gemeinsam mit synthetischen Oligomannan-Substraten gab uns Aufschluss über den zugrundeliegenden Mechanismus“, betont Solanki.

Ein fehlendes Teil im marinen Kohlenstoffkreislauf

Was genau macht der Pilz im Meer? Höchstwahrscheinlich infiziert er Algen. Dieser Schluss liegt nahe, da ShGH76-ähnliche Gene in mikrobiellen Gemeinschaften während Algenblüten besonders häufig vorkommen, so die Forschenden. Die Pilze könnten also gleich zwei wichtige Rollen im marinen Kohlenstoffkreislauf spielen: Erstens macht sie durch ihren Parasitismus die Algenbiomasse für Meeresbakterien verfügbar, und zweitens bilden sie selbst eine Nahrungsquelle für die Bakterien. „Der Umsatz von organischem Material aus Pilzen spielt eine Rolle im marinen Kohlenstoffkreislauf, aber das Ausmaß und die genauen Mechanismen verstehen wir derzeit kaum“, so Solanki. „Unsere Studie ist ein erster Schritt zu einem tieferen Verständnis dieses vernachlässigten Teils des marinen Kohlenstoffkreislaufs.“