Mo­le­ku­la­re In­di­zi­en ent­hül­len, dass Mee­res­bak­te­ri­en Pil­ze fres­sen

Un­ter­schätz­te Ak­teu­re im ma­ri­nen Nah­rungs­netz

Es ist be­kannt, dass sich Bak­te­ri­en in den Ozea­nen von Al­gen­zu­ckern, so­ge­nann­ten Po­ly­sac­cha­ri­den, er­näh­ren. Die­se bil­den eine nahr­haf­te Mahl­zeit, ins­be­son­de­re nach dem Ab­ster­ben von Al­gen­blü­ten, wenn das Meer­was­ser vol­ler Al­gen­bio­mas­se ist. Ein For­schungs­team um Vi­pul So­lan­ki vom Max-Planck-In­sti­tut für Ma­ri­ne Mi­kro­bio­lo­gie hat nun her­aus­ge­fun­den, dass ein Bak­te­ri­um, das sich von Al­gen­po­ly­sac­cha­ri­den er­nährt, viel­sei­ti­ger ist als er­war­tet: Es kann auch ein aus­schließ­lich von Pil­zen her­ge­stell­tes Po­ly­sac­cha­rid nut­zen. Das Bak­te­ri­um selbst wur­de aus Meer­was­ser vor der In­sel Hel­go­land in der Deut­schen Bucht iso­liert. „Wir kön­nen hier zum ers­ten Mal zei­gen, wie ein Bak­te­ri­um ein Po­ly­sac­cha­rid aus ei­nem ma­ri­nen Pilz ab­baut“, sagt So­lan­ki. „Wir ver­mu­ten, dass die Rol­le von Pil­zen im ma­ri­nen Nah­rungs­netz, ins­be­son­de­re wäh­rend Al­gen­blü­ten, bis­her un­ter­schätzt wur­de.“

Sub­stra­te von Pil­zen als Nah­rung für Mee­res­bak­te­ri­en

Bei dem nach­ge­wie­se­nen Pilz­po­ly­sac­cha­rid han­delt es sich um ein Al­pha-1,6-Man­n­an. An­de­re Man­na­ne wur­den auch in Al­gen ge­fun­den, aber die­se be­son­de­re Art von Man­n­an ist spe­zi­fisch für Pil­ze. Die For­schen­den ka­men ihm auf die Spur, weil sie die Gene fan­den, die für En­zy­me ko­die­ren, die Al­pha-1,6-Man­na­ne zer­set­zen – ein­schließ­lich des Schlüs­se­len­zyms na­mens Sh­GH76. „Wir ken­nen sol­che En­zy­me von Bak­te­ri­en aus dem mensch­li­chen Darm. Dort zie­len sie auf Man­na­ne aus den He­fen ab, die wir zum Brot­ba­cken oder Bier­brau­en ver­wen­den“, er­klärt So­lan­ki. „Wir ha­ben nicht er­war­tet, sie in ei­nem Mee­res­bak­te­ri­um zu fin­den. Des­we­gen ha­ben wir die­ses En­zym ganz ge­nau un­ter­sucht“. Ein in­ter­dis­zi­pli­nä­res For­schungs­team, das Fach­wis­sen in den Be­rei­chen Gly­ko­bio­lo­gie, Pro­te­in­kris­tal­lo­gra­phie, Bio­che­mie und Ge­no­mik ver­eint, war not­wen­dig, um das En­zym zu be­schrei­ben und sein un­er­war­te­tes Sub­strat zu iden­ti­fi­zie­ren. „Ins­be­son­de­re die Rönt­gen­beu­gung von kris­tal­li­sier­tem Sh­GH76 ge­mein­sam mit syn­the­ti­schen Oli­go­man­n­an-Sub­stra­ten gab uns Auf­schluss über den zu­grun­de­lie­gen­den Me­cha­nis­mus“, be­tont So­lan­ki.

Ein feh­len­des Teil im ma­ri­nen Koh­len­stoff­kreis­lauf

Was ge­nau macht der Pilz im Meer? Höchst­wahr­schein­lich in­fi­ziert er Al­gen. Die­ser Schluss liegt nahe, da Sh­GH76-ähn­li­che Gene in mi­kro­bi­el­len Ge­mein­schaf­ten wäh­rend Al­gen­blü­ten be­son­ders häu­fig vor­kom­men, so die For­schen­den. Die Pil­ze könn­ten also gleich zwei wich­ti­ge Rol­len im ma­ri­nen Koh­len­stoff­kreis­lauf spie­len: Ers­tens macht sie durch ih­ren Pa­ra­si­tis­mus die Al­gen­bio­mas­se für Mee­res­bak­te­ri­en ver­füg­bar, und zwei­tens bil­den sie selbst eine Nah­rungs­quel­le für die Bak­te­ri­en. „Der Um­satz von or­ga­ni­schem Ma­te­ri­al aus Pil­zen spielt eine Rol­le im ma­ri­nen Koh­len­stoff­kreis­lauf, aber das Aus­maß und die ge­nau­en Me­cha­nis­men ver­ste­hen wir der­zeit kaum“, so So­lan­ki. „Un­se­re Stu­die ist ein ers­ter Schritt zu ei­nem tie­fe­ren Ver­ständ­nis die­ses ver­nach­läs­sig­ten Teils des ma­ri­nen Koh­len­stoff­kreis­laufs.“