Wissen : Bio-Brennstoffzelle in der Tiefsee entdeckt

Bakterien nutzen Wasserstoff zur Energiegewinnung

Futterstelle. Aus solchen heißen Quellen strömt unter anderem Wasserstoff, von dem sich die Bakterien ernähren. Foto: NOAA
Futterstelle. Aus solchen heißen Quellen strömt unter anderem Wasserstoff, von dem sich die Bakterien ernähren. Foto: NOAAFoto: Image courtesy of New Zealand Am

Mit Wasserstoff lassen sich nicht nur Brennstoffzellen betreiben, sondern auch Lebewesen ernähren. 3000 Meter tief im Atlantik fanden deutsche Meeresforscher erstmals eine Lebensgemeinschaft aus Muscheln und Bakterien, deren Stoffwechsel auf dem energiereichen Gas gründet. Da bis zum Boden des Ozeans kein Sonnenlicht vordringt, mussten sich Mikroben und Muscheln an die unwirtliche Umgebung anpassen und die von „Schwarzen Rauchern“ bei etwa 400 Grad Celsius austretenden Gase zum Überleben nutzen. Wie die Forscher im Fachblatt „Nature“ berichten, kann diese ungewöhnliche Nahrungsquelle vor allem dank eines neu entdeckten Gens namens „hupL“ im Erbgut der Bakterien ausgeschöpft werden.

„Ziemlich genau auf halber Strecke zwischen den Kapverden und der Karibik haben wir 2005 am Mittelozeanischen Rücken des Atlantiks mit Tauchrobotern erste Hinweise gefunden“, sagt Frank Zielinski, der damals am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen an seiner Promotion arbeitete. Rund um die Schwarzen Raucher – das sind Hydrothermalquellen an der Nahtstelle zwischen zwei geologischen Platten – entdeckten sie ausgedehnte Muschelbänke der Art Bathymodiolus puteoserpentis. In das umgebende Wasser stießen die Schlote der Schwarzen Raucher heiße Ströme mit hohen Anteilen an Methan, Schwefelwasserstoff und reinem Wasserstoff aus. Schnell drängte sich der Verdacht auf, dass diese energiereichen Gase die Lebensgrundlage für die Verwandten der Miesmuscheln bilden müssten.

Mit den Greifarmen der Tiefseeroboter sammelten die Wissenschaftler einige Muscheln und untersuchten sie genauer. In den Kiemen der Schalentiere fanden sie Bakterienkulturen, die sich – wie bisher angenommen – von Methan und Schwefelwasserstoff ernähren und eine Symbiose mit den Muscheln eingehen. Eine der Mikrobenarten jedoch verzehrte auch Wasserstoff. Völlig ohne Sonnenlicht können die Bakterien so einen chemosynthetischen Stoffwechsel betreiben und aus der Spaltung von Wasserstoff genug Energie für den Aufbau von Kohlenhydraten gewinnen.

„Ob nun die Muscheln die Bakterien selbst verdauen oder die Mikroben für ihre Ernährung melken, ist im Detail noch nicht geklärt“, sagt Zielinski. Klar ist jedoch, dass die Tiefseemuscheln ohne die Symbiose mit den Bakterienkulturen in ihrem Innern nicht überleben könnten. So bilden die Mikroben quasi eine lebende Brennstoffzelle, die die Schalentiere mit verwertbarer Energie versorgt. wsa

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