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Bakterium hält Meere sauber

Ein Rätsel um den ausgeglichenen Abbau von Stickstoff im Meer hat ein Forschungsteam gelöst: Im Fachblatt «Nature Communications» identifizierte es einen bereits bekannten Mitspieler am Stickstoffkreislauf als notorischen Vielarbeiter - das Bakterium Nitrospina.

von sda

Es setzt auch in Unterzahl so viel um wie andere Mikroorganismen bei rund zehnfacher Mannstärke, teilten die Forscher am Freitag mit. Bei der Umwandlung von Stickstoff in seine verschiedenen Erscheinungsformen in der Biosphäre spielen Mikroorganismen eine Schlüsselrolle. Ein wesentlicher Teilschritt im Stickstoffkreislauf ist die Nitrifikation, die von «Nitrifikanten» genannten Mikroben durchgeführt wird.

Ausgangsstoff ist Ammonium

Ausgangsstoff in diesem Prozess ist Ammonium (NH4). Dieses wird beim Zerfall abgestorbener Biomasse frei oder auf landwirtschaftlich genutzten Böden auch häufig als Dünger zugesetzt. Ammonium wird im ersten Schritt der Nitrifikation zunächst zum giftigen Nitrit (NO2) und dieses im zweiten Schritt schliesslich zum etwas harmloseren Nitrat (NO3) oxidiert.

Wie genau dieser Vorgang jedoch im Meer vonstatten geht, war bisher noch nicht vollständig geklärt. Klar war, dass beide Umwandlungsschritte in ausgeglichenem Ausmass von Meeresorganismen erledigt werden. Während die erste Phase der Umwandlung im Meer nachweislich von Ammoniak oxidierende Archaea ausgeführt wird, stand hinter dem zweiten Schritt der Umwandlung noch ein Fragezeichen.

Forscher rechneten mit Unbekannten

Die Archaea zählen nämlich zu den häufigsten Organismen auf der Erde. Die bisher identifizierten Verantwortlichen für die Produktion von Nitrat – die Nitrit-oxidierende Bakterien namens Nitrospinae – sind im Meer jedoch deutlich seltener. Die Wissenschaftler dachten daher bisher, dass in dem Prozess noch ein weiterer, bisher noch unbekannter Akteur beteiligt sein müsste.

Die Forscher des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen, vom Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft der Uni Wien, der University of Southern Denmark und des Georgia Institute of Technology (USA) zeigten jetzt anhand von Daten aus dem Golf von Mexiko, dass «wir überraschenderweise vermutlich schon alle Mitspieler kennen», so die Bremer Wissenschaftlerin Katharina Kitzinger.

Auch wenn die Nitrospinae gegenüber den Archaea rund zehnfach in der Unterzahl sind, zeigen die neuen Ergebnisse, «dass die Nitrospinae deutlich aktiver sind und sehr viel schneller wachsen als die Ammoniak-oxidierenden Archaea. Nitrospinae sind somit deutlich effizienter als die Archaea». Die geringere Anzahl lasse sich auch durch die sehr hohe Sterberate dieser Vielarbeiter erklären.