Forscher entdecken eine neue Familie mariner Bakterien mit großem Potenzial zur Synthese neuer Naturstoffe

Eine neue Studie von Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) in Zusammenarbeit mit Experten des Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), veröffentlicht in der Zeitschrift Naturhat die Existenz einer neuen Familie mariner Bakterien aufgedeckt, deren genetische Kapazität durch die immense Anzahl biosynthetischer Gencluster in ihren Genomen (BGCs) zu zahlreichen biotechnologischen Anwendungen führen könnte.

Die Familie gehört zum Stamm der Eremiobacterota und wurde bisher nur in terrestrischen Umgebungen vermutet. Allerdings kommen diese Bakterien laut der jetzt veröffentlichten Arbeit auch im Meer vor. „Diese Bakterien gehören nicht nur aus biosynthetischer Sicht zu einer sehr vielfältigen Bakteriengruppe, sondern sind auch allgegenwärtig und reichlich in der Ozeanwassersäule verbreitet“, erklärt Shinichi Sunagawa, Professor an der ETH Zürich und Leiter des Teams, das die Studie leitete .

Lucas Paoli, Forscher an der ETH Zürich und Erstautor der Studie, betont, dass „einige Arten der Familie bis zu 6 % aller Bakterien in bestimmten Teilen des Ozeans ausmachen könnten, was mehreren Millionen Organismen pro Liter Meerwasser entspricht .“

Dies wurde durch die Analyse von mehr als 1.000 Wasserproben enthüllt, die während der Tara Oceans-Expedition gesammelt wurden. Insgesamt hat das Forschungsteam mehr als 7.000 Familien biosynthetischer Gencluster identifiziert – von denen die meisten bisher unbekannt waren – die unter anderem zur Synthese biochemischer Verbindungen und zur Verbesserung biotechnologischer Prozesse verwendet werden könnten.

„Diese Ergebnisse unterstreichen den Mangel an Wissen, das wir über das mikroskopische Leben im Ozean haben. Erst in den letzten Jahren haben wir dank mehrerer Ozeanumrundungskampagnen und dem Einsatz neuer molekularer Methoden begonnen zu wissen, was Organismen, welche Gene und welches biotechnologische Potenzial sind unter der Haut des Ozeans verborgen“, enthüllt der ICM-CSIC-Forscher Josep M. Gasol, der an der Studie teilgenommen hat.

Abschließend weist die ICM-CSIC-Forscherin Silvia G. Acinas, Mitglied des Teams, das die Tara Oceans-Kampagne koordiniert, darauf hin, dass „es dank der Integration Tausender mikrobieller Genome von verschiedenen Expeditionen möglich war, zu untersuchen, welche Mikroorganismen über eine großartige Genetik verfügen Potenzial, das der Erforschung neuer bioaktiver Moleküle dienen wird.“

„Einige von ihnen könnten in neuen Therapien eingesetzt werden, während andere dazu beitragen könnten, bestimmte biotechnologische Prozesse und damit unsere Lebensqualität in der Zukunft zu verbessern“, so der Forscher.

Mikroorganismen, eine Überraschung für die Industrie

Mikroben, insbesondere Bakterien, sind metabolisch äußerst vielfältig und kommen in jeder Ecke der Natur in Hülle und Fülle vor. Die überwiegende Mehrheit wurde jedoch noch nicht kultiviert oder im Labor untersucht, wodurch ihre metabolische Vielfalt unbekannt bleibt.

In Ermangelung von Kulturen haben wissenschaftliche Teams auf die Mikrobiomsequenzierung zurückgegriffen, dh die Sequenzierung der gesamten DNA, die in den mikrobiellen Gemeinschaften dieser Meeresproben enthalten ist, um die Genome dieser Mikroorganismen durch bioinformatische Analysen zu rekonstruieren.

„Auf diese Weise konnten wir 25.000 Genome mariner Mikroorganismen rekonstruieren, die zusammen mit weiteren 10.000 bereits zuvor existierenden Genome die weltweit größte Datenbank dieser Gemeinschaften bilden“, erklärt der ICM-CSIC-Forscher Pablo Sánchez.

Zukünftige Forschung wird sich auf die Verteilung und Funktion mariner Mikroorganismen konzentrieren, da sie eine entscheidende Rolle bei der Evolution und Anpassung des Ozeans an die Veränderungen spielen können, denen die Biosphäre unterliegt.

Bereitgestellt vom Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC)