Was Galapagos-Finken und Meeresbakterien gemein ist

Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie untersuchen seit mehr als einem Jahrzehnt die bakterielle Reaktion auf Frühjahrsalgenblüten vor der Insel Helgoland in der Deutschen Bucht. Während dieser Frühjahrsblüten wächst in den meisten Jahren eine sehr ähnliche, wechselseitig miteinander verknüpfte Gemeinschaft bestimmter Bakteriengruppen heran. Besonders zahlreich vertreten sind dabei Bakterien der Gattung Polaribacter, welche zur Klasse der Flavobakterien zählen. Von 2009 bis 2012 untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Auftreten von Polaribacter während Frühjahrsblüten und identifizierten dabei mehrere gleichzeitig auftretende Untergruppen. „Wir haben festgestellt, dass die Polaribacter-Gruppen ziemlich wählerisch sind, wenn es um die Zuckerbestandteile der Algen geht“, berichtet Burak Avcı vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie. „Oder, präziser formuliert: Sie haben ausgeprägte Nischen in Bezug auf Algenpolysaccharide.“

Dies spiegelt sich auch in der zeitlichen Abfolge wider, in der die Gruppe auftreten. Unterschiedliche Gruppen zeigten sich zu verschiedenen Phasen der Blüte. „Eine Gruppe, die augenscheinlich zumeist früh zur Stelle ist, ist durch kleine Genome mit einer begrenzten Zuckerabbaukapazität gekennzeichnet. Sie bevorzugen wahrscheinlich Algenproteine. Im Gegensatz dazu hat eine andere Gruppe, die später auf den Plan tritt, größere Genome und die Fähigkeit, komplexere Polysaccharide zu nutzen“, erklärt Avcı. Eine weitere Gruppe profitiert womöglich in besonderer Weise vom Vorhandensein einer bestimmten Alge (Gattung Chattonella). Sie zeichnet sich durch große Genome aus und hat das vielfältigste Zuckermenü aller untersuchten Polaribacter-Gruppen.

Wie die Galapagos-Finken zeigen diese Ergebnisse, dass auch nahverwandte Meeresbakterien (hier Arten innerhalb der Gattung Polaribacter) durch die Aufteilung der verfügbaren Ressourcen direkte Konkurrenz vermeiden. „Eine der grundlegenden Fragen in der mikrobiellen Ökologie ist, welche Faktoren für die Zusammensetzung einer Mikrobengemeinschaft maßgeblich sind. Studien wie diese helfen uns, die dahinterliegenden Prinzipien besser zu verstehen“, so Avcı. Besonders wichtig erscheint das für Bakterien, welche Algen-Biomasse abbauen. Dieser Prozess setzt nämlich von den Algen zuvor in ihre Biomasse eingebautes Kohlendioxid wieder frei und stellt somit einen wesentlichen Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs dar. Gerade der mikrobielle Anteil am globalen Kohlenstofffluss ist jedoch bislang noch nicht ausreichend verstanden.