Effiziente ölfressende Bakterien arbeiten zusammen, um die Speisekapazität zu maximieren

Ölverschmutzungen sind katastrophal für die natürliche Umwelt, da sie zu einer lang anhaltenden Verschmutzung führen, die der umliegenden Tierwelt schadet. Bestimmte ölabbauende Bakterien gedeihen jedoch bei Ölverschmutzungen und tragen erheblich zur biologischen Sanierung von Öl bei. Obwohl Biofilme, bei denen es sich um von Bakterien gebildete Gemeinschaften handelt, eine entscheidende Rolle bei der biologischen Sanierung von Öl spielen, ist weiterhin unklar, wie Biofilme mit dem Öl im Ozean interagieren.

In einer Studie veröffentlicht in WissenschaftForscher haben mithilfe eines hochmodernen mikrofluidischen Beobachtungssystems erhebliche Fortschritte bei der Aufklärung des Zusammenhangs zwischen Biofilmbildung und Ölabbau erzielt. In Kombination mit hochauflösenden konfokalen Mikroskopen hilft dieses System dabei, die Wechselwirkungen zwischen Bakterienzellen und mikroskopisch kleinen Öltröpfchen zu visualisieren, die etwa den halben Durchmesser eines Haares haben.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass ein ölabbauendes Bakterium Alcanivorax borkumensis (was „Alkanfresser“ bedeutet) Biofilme bildet, die das Öl verbrauchen, indem sie die Öl-Wasser-Grenzfläche umgeben und fest daran haften. Die Zellgemeinschaft streckt die Öltröpfchen in zahlreiche Röhren und schafft so Platz für mehr Zellen, um das Öl gleichzeitig und effizient zu verbrauchen.

Die Forscher beobachteten den Dehnungsmechanismus an der Grenzfläche, indem sie sich auf die Dynamik der Röhrenbildung konzentrierten. Durch die Zellteilung an der Grenzfläche werden die Zellen, die unter dem Mikroskop als kleine Stäbchen erscheinen, dicht gepackt. In bestimmten Regionen weisen die Zellen eine Konfiguration auf, die der Blütenblattanordnung einer wilden Chrysantheme ähnelt.

Diese Anordnung, in der Flüssigkristallphysik als topologischer Defekt bekannt, beginnt sich vom Tröpfchen nach außen auszubeulen, verformt die Grenzfläche und entwickelt sich zu einer Röhre. Der Forschungsgruppe gelang es außerdem, mithilfe eines theoretischen physikalischen Modells sowohl die Dynamik der Biofilmbildung als auch deren qualitative Form vorherzusagen.

Darüber hinaus zeigte das Team, dass große Konzentrationen von Dispergiermitteln, die bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen verwendet werden, eine nachteilige Wirkung auf A. borkumensis-Biofilme haben können. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um die tatsächlichen Auswirkungen auf die Umwelt zu klären.

Daher liefert diese Arbeit Einblicke in Möglichkeiten, Bakteriengemeinschaften für eine verbesserte Umweltsanierung ozeanischer Ölverschmutzungen zu nutzen. Die Forscher glauben, dass das Verständnis der Biofilmbildung und der bakteriellen Zusammenarbeit dazu beitragen kann, die effizienten Methoden der Natur zu nutzen, um die Wirksamkeit aktueller Prozesse zur Beseitigung von Ölverschmutzungen zu verbessern.