Getaktetes Leben im Ozean - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Umwelt+Natur

Getaktetes Leben im Ozean

14-07-11-ocean.jpg
Meeresbakterien im Raster-Elektronen-Mikroskop (Ed DeLong, Dave Karl / University of Hawaii)
Wann die beste Zeit ist um zu schlafen, zu arbeiten oder zu essen, weiß unser Körper auch ohne Wecker. Den Takt bestimmt unsere innere Uhr. Sie lässt nachts zum Beispiel den Blutdruck sinken und gibt den Startschuss für körpereigene Reparatur- und Erholungsprogramme. Auch das Leben vieler anderer Tiere und Pflanzen läuft jeden Tag nach einem ähnlichen Rhythmus ab. Offenbar verfügen selbst winzige marine Bakterien über einen streng choreographierten Tagesablauf – und fungieren auf diese Weise als wichtige Regulatoren im Ökosystem Ozean.

Die riesigen Ozeane auf unserem Planeten beheimaten eine Vielzahl klitzekleiner Mikroorganismen. Sie sind mit dem bloßen Auge zwar nicht zu erkennen, spielen für die Gesundheit der Weltmeere jedoch eine herausragende Rolle. In einem einzigen Tropfen Ozeanwasser tummeln sich neben Algen und tierischem Plankton hunderte verschiedene Bakterienarten. Als überwiegend heterotroph lebende Organismen ernähren sie sich von totem organischem Material. Nun haben Wissenschaftler entdeckt, dass das Leben dieser heterotrophen Bakterien einem strengen Tages- und Nachtrhythmus folgt – bisher war das nur von einigen Cyanobakterien bekannt. Ähnlich wie beim Menschen scheint eine biologische Uhr die Stoffwechselmechanismen der Tiere zu steuern. Dabei werden Gene, die für bestimmte Prozesse im Körper der Bakterien benötigt werden, zu ganz bestimmten Zeiten an- beziehungsweise ausgeschaltet. Die Tagesabläufe verschiedener Arten ähneln sich, sind aber zeitlich leicht verschoben.

Um diese täglichen Muster biologischer Aktivität beobachten zu können, setzten Elizabeth Ottesen und ihre Kollegen von der University of Hawaii in Honolulu einen schwimmenden Roboter auf dem Pazifischen Ozean aus. Der sogenannte Environmental Sample Processor, kurz ESP, folgte drei Tage lang den Strömungen des Nordpazifikwirbels und nahm alle zwei Stunden Wasserproben voll von bakteriellem Plankton wie den heterotrophen Roseobacter  und Pelagibacter sowie Prochlorococcus – ein Cyanobakterium, das anorganische Stoffe mithilfe von Lichtenergie verwertet, also photoautotroph lebt. Nachdem das Forscherteam den ESP wieder aus den hawaiianischen Gewässern gefischt hatte, analysierte es die Proben im Labor. Mithilfe einer modernen Sequenzierungstechnik entstand schließlich ein genetisches Aktivitätsprofil für verschiedene Bakterienpopulationen. Es zeigt, welche Gene zu welcher Zeit exprimiert wurden, um etwa wichtige Proteine zu bilden.

Taktgeber Licht?

Die Wissenschaftler konnten zum Beispiel beobachten, dass Roseobacter nachts zwischen 23 und 04 Uhr Gene exprimiert, die die Zellen darauf vorbereiten, morgens effektiv die vorhandene Sonnenenergie nutzen zu können. Für sämtliche untersuchte Arten stellte das Team zudem fest: Periodisch auftretenden Phasen besonders hoher Stoffwechselaktivität folgen stets metabolische Erholungszeiten. Dabei ist die An- oder Abwesenheit von Tageslicht vermutlich nicht der einzige Faktor, der den Lebensrhythmus der Bakterien reguliert. Die Ergebnisse legten nahe, dass auch andere Kriterien den Tagesablauf bestimmen, schreiben die Forscher. So zeigten Pelagibacter -Populationen nahe der Küste ein anderes Verhalten als jene im offenen Ozean. Doch wie genau der Taktgeber funktioniert, nach dem die Bakteriengemeinschaften leben, können die Forscher bislang noch nicht erklären.

Sicher aber ist: Die zeitlich exakt getaktete Stoffwechselaktivität verschiedener Arten könnte für das Ökosystem Ozean eine entscheidende Bedeutung haben. So spielen bestimmte Bakterien unter anderem als Nährstofflieferant für Meeresalgen eine Rolle, die wiederum das Fundament der Nahrungskette im Ozean bilden. Weil viele verschiedene Arten voneinander abhängig sind, erscheint es nur zweckmäßig, dass auch ihr Stoffwechsel aufeinander abgestimmt ist. Die Forscher beobachteten zum Beispiel, dass die Tagesrhythmen heterotropher Bakterienpopulationen denen ihrer photoautotrophen Nachbarn ähneln. Diese produzieren organische Stoffe, die den heterotrophen Bakterien als Nahrung dienen. „Ein solches zeitliches Zusammenspiel bestimmter biogeochemischer Aktivitäten könnte eine wichtige regulatorische Funktion erfüllen, etwa für die Energieverteilung im Ozean“, so die Forscher.

Anzeige

Quelle:

© wissenschaft.de – Daniela Albat
Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung

Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Anzeige

Bücher

Wissenschaftslexikon

Zahn|arzt|hel|fe|rin  〈f. 22; Berufsbez.〉 Angestellte, die in einer zahnärztlichen Praxis arbeitet

Ka|lo|rie  〈f. 19; Zeichen: cal〉 1 〈Phys.; veraltet〉 Maßeinheit für die Wärmemenge, die 1 Gramm Wasser von 14,5 auf 15,5 °C erwärmt; Sy Wärmeeinheit ... mehr

zeit|ge|recht  〈Adj.〉 1 der heutigen Zeit entsprechend 2 〈österr.; schweiz.〉 rechtzeitig ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige