Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena hat nun ein Bakterium gefunden, das mit einer Grünalge ein Team bildet. Beide Mikroorganismen unterstützen sich gegenseitig in ihrem Wachstum. Darüber hinaus hilft das Bakterium der Mikroalge, das Gift eines anderen, schädlichen Bakteriums zu neutralisieren. Das grundlegende Verständnis der Algen-Bakterien-Interaktionen spielt auch im Klimaschutz eine wichtige Rolle, da es helfen kann, diese ökologisch wichtige Partnerschaft zu verstehen und damit zu schützen.
Die Ergebnisse der Studie sind veröffentlicht im Tagebuch Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Maria Mittag, korrespondierende Autorin der Studie und Professorin für Allgemeine Botanik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena in Deutschland, erklärt: „Wir konnten zeigen, dass das Bakterium Mycetocola lacteus in einer Partnerschaft mit der grünen Mikroalge Chlamydomonas reinhardtii lebt, von der beide Seiten profitieren.“ Während das Bakterium bestimmte essentielle B-Vitamine und eine schwefelhaltige Aminosäure aus der Alge erhält, wird das Wachstum der Grünalge optimiert.
„Darüber hinaus dienen das Bakterium Mycetocola lacteus und eine verwandte Bakterienart als Helferbakterien; gemeinsam schützen sie die Alge vor schädlichen Angriffen anderer Bakterien, indem sie durch Spaltung ein Gift dieser feindlichen Bakterien inaktivieren. Auf diese Weise sichern die bakteriellen Helfer das Überleben.“ der Algen.“
Mikroalgen sind wie Bakterien Mikroorganismen. Sie wurden sowohl im Süßwasser als auch in Ozeanen und Böden gefunden. „Algen und Cyanobakterien produzieren neben Landpflanzen einen Großteil des Sauerstoffs und binden durch Photosynthese rund die Hälfte des Kohlendioxids in der Atmosphäre. Sie leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Leben auf der Erde“, sagt Mittag.
Nur gesunde Algen können Kohlendioxid gut aufnehmen und binden
Dieses Wissen ist auch vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung von großer Bedeutung. „Nur gesunde Algen können Kohlendioxid gut aufnehmen und binden. Deshalb ist es wichtig zu wissen, welche Bakterien den Algen helfen, photosynthetisch aktiv zu bleiben und gleichzeitig die Wirkung schädlicher Bakterien zu neutralisieren.“ In unserer Studie haben wir herausgefunden, dass die Bakterien und Mikroalgen „Verwendete Pflanzenarten kommen auch in ihrer natürlichen Umgebung gemeinsam vor“, sagt Mittag.
In ihren natürlichen Lebensräumen interagieren Mikroorganismen miteinander und prägen so ihr Zusammenleben. „In unserer Forschung analysieren wir das komplexe Zusammenspiel dieser kleinen Lebewesen, um zu verstehen, wie sie sich gegenseitig beeinflussen und welche Faktoren sich positiv oder negativ auf ihr Wachstum auswirken.“
„Das ist entscheidend, um die Mechanismen zu verstehen, die zum Erhalt natürlicher Ökosysteme beitragen, und wirksame Schutzmaßnahmen zu entwickeln“, erklärt Christian Hertweck, Professor für Naturstoffchemie an der Universität Jena und Leiter der Abteilung Biomolekulare Chemie am Leibniz-Institut Institut für Naturstoffforschung und Infektionsbiologie.
Die Studie wurde im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojekts von Forschern des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ und des Sonderforschungsbereichs „ChemBioSys“ der Universität Jena durchgeführt. „Durch die Kombination der biologischen Perspektive mit der analytischen Naturstoffchemie und unserer Fachkompetenz in der organischen Synthese haben wir den Mechanismus aufgezeigt, durch den das Bakterientoxin inaktiviert wird“, erklärt Hans-Dieter Arndt, Professor für Organische Chemie an der Universität Jena.
Mehr Informationen:
Mittag, Maria, Ein wechselseitiges Bakterium rettet eine Grünalge vor einem Antagonisten, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2401632121. doi.org/10.1073/pnas.2401632121