Vie­le Kö­che ver­der­ben nicht den Brei: hohe Sym­bi­on­ten­viel­falt wapp­net den Wirt für alle Fäl­le

Hei­ße Quel­len in der Tief­see sind fas­zi­nie­ren­de und reich­hal­ti­ge Le­bens­räu­me. In der schein­bar le­bens­feind­li­chen Um­welt ge­dei­hen bei­spiels­wei­se Mu­scheln, in­dem sie in ih­ren Kie­men Bak­te­ri­en als Un­ter­mie­ter be­her­ber­gen. Die­se Bak­te­ri­en, soge­nann­te che­mo­syn­the­ti­sche Sym­bi­on­ten, wan­deln für Tie­re nicht nutz­ba­re Stof­fe aus den hei­ßen Quel­len in schmack­haf­te Nah­rung für ih­ren Mu­schel-Wirt um. Da­bei schnürt sich die Mu­schel ein Rund­um-Sorg­los-Pa­ket, be­rich­tet nun in der Fach­zeit­schrift Nature Microbiology eine deutsch-ös­ter­rei­chi­sche For­scher­In­nen­grup­pe um Rebecca Ansorge vom Max-Planck-In­sti­tut für Ma­ri­ne Mi­kro­bio­lo­gie in Bre­men.

Auf meh­re­ren For­schungs­fahr­ten sam­mel­ten An­sor­ge und ihre Kol­le­gIn­nen an Schwar­zen Rau­chern – hoch auf­ra­gen­de Schlo­te, an de­nen hei­ßes, mi­ne­ral­rei­ches Was­ser aus dem Mee­res­grund strömt – Bathymodiolus-Mu­scheln, ent­fern­te Ver­wand­te der ess­ba­ren Mies­mu­schel. Im La­bor in Bre­men und Wien ana­ly­sier­ten sie dann im De­tail die Ge­no­me der bak­te­ri­el­len Be­woh­ner die­ser Mu­scheln. Bis­lang war man der Mei­nung, dass die Mu­schel nur ein oder zwei Ar­ten von Sym­bi­on­ten be­hei­ma­tet. Doch of­fen­sicht­lich ist Bathymodiolus deut­lich gast­freund­li­cher. „Tat­säch­lich fin­den wir in ei­ner ein­zi­gen Mu­schel bis zu 16 ver­schie­de­ne Bak­te­ri­en­stäm­me“, so An­sor­ge.

„Eine sol­che Viel­falt an Sym­bi­on­ten passt nicht zu gän­gi­gen Evo­lu­ti­ons­theo­ri­en, nach der so ähn­li­che Or­ga­nis­men wie die­se sym­bio­ti­schen Bak­te­ri­en nicht ne­ben­ein­an­der exis­tie­ren kön­nen“, er­klärt Ni­co­le Du­bi­lier, Pro­jekt­lei­te­rin der Stu­die und Di­rek­to­rin am Max-Planck-In­sti­tut für Ma­ri­ne Mi­kro­bio­lo­gie. Das liegt an ei­ner Be­son­der­heit der Tief­see­sym­bio­sen: Die Mu­schel er­nährt ihre Un­ter­mie­ter nicht di­rekt, son­dern sorgt nur da­für, dass sie nahe ih­rer Fut­ter­quel­le an den Schwar­zen Rau­chern le­ben. Ihre Nah­rung be­zie­hen die Sym­bi­on­ten dann aus dem Um­ge­bungs­was­ser. „Da­durch kann es sich die Mu­schel er­lau­ben, auch sol­che Kö­che zu be­her­ber­gen, die ge­ra­de nicht op­ti­mal ar­bei­ten. Man weiß ja nie, wann sie noch nütz­lich wer­den.“

Lu­cky Strike, Lil­li­put, Cluel­ess, Se­me­nov, Wi­dea­wa­ke – so hei­ßen die Hydro­ther­mal­fel­der, an de­nen An­sor­ge und ihre Kol­le­gIn­nen die gast­freund­li­chen Tief­see­mu­scheln bis­her ge­fun­den ha­ben. Die­se Fel­der sind ver­teilt ent­lang des ge­sam­ten Mit­telat­lan­ti­schen Rü­ckens, von den Azo­ren bis weit in den Süd­at­lan­tik, Tau­sen­de Me­ter un­ter der Mee­res­ober­flä­che. An al­len un­ter­such­ten Stel­len fan­den die For­schen­den das glei­che Mus­ter ei­ner un­er­war­tet ho­hen Sym­bi­on­ten­viel­falt mit ge­ring­fü­gi­gen Un­ter­schie­den in den ein­zel­nen Fä­hig­kei­ten, die ver­mut­lich auf die je­wei­li­gen Be­din­gun­gen vor Ort ab­ge­stimmt sind.

„Als nächs­tes wol­len wir er­for­schen, ob die­se Viel­falt auch in an­de­ren Tief­see­sym­bio­sen exis­tiert, zum Bei­spiel in Schwäm­men oder an­de­ren Mu­scheln “, sagt An­sor­ge. „Auch, ob un­se­re Be­ob­ach­tun­gen ty­pisch für Sym­bio­sen sind oder auch in nah ver­wand­ten und sehr weit ver­brei­te­ten frei le­ben­den Bak­te­ri­en vor­kom­men, wol­len wir un­ter die Lupe neh­men.“ Die For­sche­rIn­nen er­war­ten, dass ihre hier vor­ge­stell­ten Er­geb­nis­se kei­ne Aus­nah­me dar­stel­len und eine sol­che Viel­falt bak­te­ri­el­ler Sym­bi­on­ten auch in an­de­ren ver­gleich­ba­ren Sys­te­men üb­lich ist. Das wür­de be­deu­ten, dass wir un­se­re ak­tu­el­len evo­lu­tio­nä­ren Theo­ri­en über sym­bio­ti­sche Be­zie­hun­gen über­ar­bei­ten müs­sen.

Lesen Sie Rebecca Ansorges "Behind the paper":

Same same but different - Remarkable diversity behind identical 16S rRNA gene sequences