Ozeane als Kohlenstoffspeicher: DFG fördert neuen Sonderforschungsbereich zu marinen Zuckern

Jedes Jahr wandeln Meeresalgen etwa fünfmal so viel Kohlendioxid in Zuckerstrukturen – sogenannte Glykane – um, wie weltweit durch die Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzt wird. Diese Glykane sind ein zentraler Teil des marinen Kohlenstoffkreislaufs. Obwohl Bakterien im Meer über eine Vielzahl an Enzymen verfügen, die Glykane abbauen und den gebundenen Kohlenstoff wieder freisetzen können, finden sich überraschend große Mengen dieser Glykane in den Weltmeeren. Dies deutet darauf hin, dass bisher unbekannte Faktoren den vollständigen Glykan-Abbau verhindern und somit zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff beitragen.

Hier setzt CONCENTRATE an: Ziel des Forschungsprogramms ist es, die molekularen und mikrobiellen Prozesse zu entschlüsseln, welche Glykane im Ozean so stabil machen. In einem interdisziplinären Ansatz kombiniert das Forschungsteam Laborversuche mit Messungen in natürlichen Lebensräumen. Im Blickpunkt stehen dabei die Wechselwirkungen zwischen marinen Algen, Bakterien, Pilzen, deren Glykanen und Proteinen – bis hinunter zur atomaren Auflösung im Ångström-Bereich (also Längenskalen im Bereich von etwa 0,1 bis 1 Millionstel Millimeter).

Innerhalb des TRR 420 CONCENTRATE sind zwei Teilprojekte am Bremer Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie angesiedelt, welche beide dem Arbeitsbereich „Cellular systems“ zugeordnet sind.

Bernhard Fuchs, Leiter der Forschungsgruppe Durchflusszytometrie, leitet das Projekt „A4 STRESS: Stressed bacteria contribute to sequester organic carbon“. In diesem Projekt wird die Struktur von bakteriellen extrazellulären Schutzglykanen untersucht und ihre mögliche Rolle bei der Kohlenstoffbindung erforscht. „Wir wollen die Rolle von bakteriellem Glykan-Schleim als Kohlenstoffsenke näher bestimmen“, sagt Fuchs. „Warum scheiden Meeresbakterien riesige Mengen an Glykanen aus und hat dies Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf?“ Zusammen mit seinem Team setzt Fuchs dazu auf Kultivierung, Transkriptomik, chemische Analysen und hochauflösende mikroskopische Bildgebung. Sie wollen herausfinden, unter welchen Bedingungen Bakterien Schutzglykane produzieren, welche Mechanismen sie für die Synthese nutzen, wie diese stressinduzierten Glykane abgebaut werden und wie viel Kohlenstoff möglicherweise durch bakterielle Schutzglykane festgelegt wird.

MPI-Direktor Rudolf Amann und der Forscher Hanno Teeling leiten das Projekt „A7 PREY: Synergism, antagonism and mortality in a seasonal context“. „Unser Ziel ist es, den Glykan-Kreislauf im saisonalen Wandel besser zu verstehen“, erklärt Amann. “Wir werden den ökologischen Kontext liefern, um die Ergebnisse anderer Teilprojekte zu validieren und untermauern.“ Dazu untersuchen Amann, Teeling und ihr Team unter anderem, wie positive und negative Wechselwirkungen zwischen Bakterien, Viren und Algen die saisonale Dynamik vor der Insel Helgoland in der südlichen Nordsee beeinflussen. Gemeinsam wollen sie klären, ob solche Wechselwirkungen den Kohlenstoffkreislauf und dessen Bindung beeinflussen.

„Ich gratuliere den beiden Sprechern und allen beteiligten Wissenschaftler*innen des TRR 420 – sie forschen mit großer Leidenschaft auf einem enorm zukunftsträchtigen Gebiet. Die Bewilligung markiert für die Universität Bremen einen weiteren großen Meilenstein in der Meeresforschung und stärkt nachhaltigkeitsbezogene Forschungsthemen“, sagt Prof. Dr. Jutta Günther, Rektorin der Universität Bremen. „Der Erfolg zeugt nicht nur von unserer Stärke in der Meeresforschung, sondern auch vom Mehrwert wissenschaftlicher Kooperation.“

Weitere Informationen finden Sie in der Pressemitteilung der Universität Greifswald.