05.03.2003 · Rätselhafte Kügelchen beherbergen gleich drei Arten von Einzellern
Das Meer erweist sich immer wieder als eine Fundgrube für Biologen. Nicht nur in der Tiefsee, sondern auch an leichter zugänglichen Stellen gibt es offenbar noch viel zu entdecken. So sind Forscher der Universität Oldenburg im Watt der Nordsee auf eine noch rätselhafte Lebensform von Mikroben gestoßen. Es handelt sich gewissermaßen um Wohngemeinschaften aus zwei Arten von Bakterien und einer Kieselalgenart. Die Organismen bilden kleine Kügelchen, die mal fast glatt, mal dicht behaart erscheinen. Ulrike Brehm, Wolfgang Krumbein und Katarzyna Palinska vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres haben diesem ungewöhnlichen Gebilde inzwischen etliche Geheimnisse entlockt.
Im Wattenmeer findet man Matten aus Mikroorganismen, die vor allem von Cyanobakterien, Kieselalgen und Bakterien gebildet werden. Unter bestimmten Bedingungen ordnen sich die Cyanobakterien zu frei beweglichen, fädigen Strukturen an. In dieser Form können sie leichter eine geeignete Nische aufsuchen. Als Lockmittel dient vor allem Licht, was nicht erstaunt, sind Cyanobakterien doch zur Photosynthese fähig. Mitunter folgen diese Mikroorganismen auch chemischen Signalen. Das wurde bislang aber noch kaum erforscht.
Als die Oldenburger Biologen solche Mikrobenmatten näher inspizierten, fielen ihnen die eigenartigen Kügelchen auf. Es gelang ihnen, wie sie in der Online-Ausgabe der Zeitschrift "Naturwissenschaften" berichten, diese "Sphären" im Labor dauerhaft zu kultivieren. Damit war die Voraussetzung für genauere Untersuchungen geschaffen. Den Anstoß zur Bildung von Sphären geben in den Mikrobenmatten lebende Bakterien. Um welche Art es sich dabei handelt, konnten die Forscher noch nicht herausfinden.
Die Bakterien lagern sich auf ein - ebenfalls noch unbekanntes - Signal hin zusammen. Es entstehen Kugeln mit bis zu drei Millimeter Durchmesser, die von einer Hülle umgeben sind. Daß Bakterien kommunizieren, ist kein neues Phänomen. Man kennt sogar Signalstoffe, die ein solches Verhalten steuern. Als die Forscher eine derartige Substanz in das Kulturmedium gaben, lagerten sich die Bakterien noch eifriger zu Kugeln zusammen.
Überrascht waren die Biologen aber über den weiteren Ablauf. Die Sphären wirken offenbar anziehend auf Cyanobakterien der Gattung Phormidium. In wachsender Zahl steuern die fädigen Gebilde auf die Kügelchen zu und dringen in sie ein. Anschließend lagern sie sich dem Inneren der Hülle an. In dieser Phase tauchen auch immer mehr Kieselalgen der Gattung Navicula in den Sphären auf, bis sie den verbliebenen Raum ganz ausfüllen. Nach etlichen Wochen verschlechtern sich offenbar die Lebensbedingungen in der gemeinsamen Behausung. Es setzt dann eine Auswanderungswelle ein, die vor allem die Kieselalgen erfaßt. Fortan sind nur noch Cyanobakterien erkennbar.
Für Ulrike Brehm sind die Sphären sowohl aus evolutionärer als auch aus ökologischer Sicht interessant. Ähnliche Ansammlungen von Zellen könnten die Vorläufer der höher entwickelten Organismen gewesen sein. Den ökologischen Vorteil vermuten die Biologen darin, daß die Zellen voneinander profitieren, indem sie Stoffwechselprodukte austauschen und sich ein günstiges Milieu schaffen. Eng vereint, können sie auch besser kommunizieren. Im Laufe der Zeit scheinen sich die Sphären eine feste Schale aus Carbonat zuzulegen. Aus solchen Gebilden könnten Oolithe hervorgehen - jene Gesteine, die in der Erdgeschichte aus kugeligen und runden Mineralisierungsprodukten biologischen Ursprungs entstanden sind.
REINHARD WANDTNER
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