Gemeinsame Pressemitteilung des Leibniz-Instituts DSMZ und
des Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei: Extreme Artenarmut Stickstoff-umwandelnder Mikroben in europäischen Seen

Ein internationales Forschungsteam unter Führung Braunschweiger Mikrobiologen vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH zeigt, dass in den Tiefen europäischer Seen die Entgiftung von Ammonium von einer extrem geringen Biodiversität von Archaebakterien abgesichert wird.

Wie Mikroorganismen im Boden sterben, hat Auswirkungen auf die Menge an Kohlenstoff, den sie hinterlassen, wie Mikrobiologin und Ökologin Dr. Tessa Camenzind von der Freien Universität Berlin zusammen mit Johannes Lehmann von der Cornell University, New York, und Humboldt-Forschungspreisträger an der Freien Universität sowie weitere Koautoren herausgearbeitet haben. Ihre Studie „Formation of necromass-derived soil organic carbon determined by microbial death pathways“ ist gerade im internationalen Fachmagazin „Nature Geoscience“ erschienen. (Link: https://www.nature.com/articles/s41561-022-01100-3.pdf). Die Ergebnisse sind auch mit Blick auf den Klimawandel und CO2-Emissionen interessant.

Noch wurde auf dem Mars kein Leben nachgewiesen, doch es ist spannend zu erforschen, unter welchen Umständen es möglich wäre. Ein Team unter Leitung der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) mit dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) hat die zellulären Prozesse untersucht, welche die Anpassung von Mikroorganismen an Perchlorate regulieren. Könnten Mikroorganismen ihre Stressreaktion auf dieses Salz, das in einigen Wüsten und auf dem Mars vorkommt, genetisch anpassen, wäre ihr Überleben auf dem roten Planeten wahrscheinlich möglich.

Was definiert uns und andere Lebewesen stärker: die Gene oder die Umwelt? Erst kürzlich konnten Forschende experimentell nachweisen, dass über den Samen nicht nur genetische Merkmale, sondern auch Mikroorganismen von einer Pflanzengeneration zur nächsten vererbt werden. Im soeben im Open Access in der Zeitschrift „Trends in Microbiology“ erschienenen Artikel untersuchen Forschende den Prozess der mikrobiellen Vererbung über den Samen genauer und identifiziert Faktoren, die den Aufbau des Mikrobioms der Pflanze maßgeblich beeinflussen. Mit ihrer Grundlagenarbeit schaffen die Autoren einen wichtigen Meilenstein für die Mikrobiomforschung.

Vom Darm bis zum Meeresgrund: Mikroorganismen bevölkern nahezu jeden Lebensraum. Für die Biotechnologie birgt die Vielfalt ihrer Überlebensstrategien großes Potenzial. Die Mehrheit dieser Organismen ist jedoch unbekannt, weil sie sich nicht kultivieren lassen. Um diese „Mikrobielle Dunkle Materie“ besser nutzbar zu machen, hat ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nun einen „Schwamm“ aus porösem, formbarem Silikon entwickelt. Eingebettet in einem Chip saugt sich das Material mit den Mikroorganismen aus der Umgebung voll – die dann für die weitere Forschung zur Verfügung stehen. Die Ergebnisse wurden in ACS – Applied Material and Interfaces publiziert.

Forschende der ETH Zürich möchten magnetische Bakterien zur Bekämpfung von Krebsgeschwüren nutzen. Sie haben nun einen Weg gefunden, wie die Mikroorganismen die Blutgefässwand gut durchdringen und anschliessend einen Tumor besiedeln können.

Inwieweit kann UVC-Technologie helfen, Mikroorganismen in der Luft zu inaktivieren und damit für reinere Luft bei Großveranstaltungen zu sorgen? Mitarbeitende des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP – eines von sechs am Leistungszentrum »Sichere intelligente Systeme« (LZSiS) beteiligten Fraunhofer-Instituten – haben an vier Tagen in einem Festzelt des Münchner Oktoberfests orientierende Messungen vorgenommen, um herauszufinden, wie sich die Mikroorganismen in der Luft verändern, wenn UVC-Technologie eingesetzt wird.

Das menschliche Darmmikrobiom umfasst Tausende verschiedener Bakterien und Archaeen, die sich zwischen Populationen und Individuen stark unterscheiden. Jetzt entdeckten Forschende des Max-Planck-Instituts für Biologie in Tübingen die gemeinsame Evolutionsgeschichte von Darmmikroben und ihren menschlichen Wirten: Die Mikroorganismen haben sich über Hunderttausende Jahre lang im menschlichen Darm parallel zum Menschen entwickelt. Darüber hinaus weisen einige Mikroben Merkmale in Funktionen und Erbgut auf, die sie abhängig von der menschlichen Darmumgebung machen. In Science stellt das Forschungsteam nun die Ergebnisse seiner Studie mit Daten von 1225 Personen aus Afrika, Asien und Europa vor.

Kryo-Elektronenmikroskopie macht zelluläre Strukturen sichtbar

Einem Team unter Leitung von Forschenden der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist es gelungen, einen grundlegenden Vorgang der Molekularbiologie aufzuklären: den Einbau der sogenannten 21. Aminosäure Selenocystein in sogenannte Selenoproteine. Diese besonderen Eiweiß-Konstrukte sind für Säugetiere, Menschen, aber auch einige Mikroorganismen lebensnotwendig. Wie sie im Körper entstehen und zusammengefügt werden, war bislang unbekannt. Im Fachmagazin Science* beschreiben die Autoren erstmals im Detail, wie eine spezielle Bindungstasche im Zusammenspiel mit verschiedenen weiteren Faktoren diesen Vorgang ermöglicht.

Forschende der ETH Zürich, des Inselspitals und der Universität Bern statten Darmbakterien mit einer Datenlogger-Funktion aus und überwachen damit, welche Gene in den Bakterien aktiv sind. Die Mikroorganismen sollen dereinst auf nicht-invasive Weise Krankheiten diagnostizieren und die Gesundheitsauswirkungen einer Diät erfassen.

Organismen, die CO2 zum Wachstum brauchen, reduzieren das klimaschädliche Gas und damit die Klimaerwärmung. Sogar mikroskopisch kleine Organismen können dazu beitragen, indem sie CO2 als Biomasse binden. Damit die Winzlinge Organismen optimale Bedingungen vorfinden und trotz ihrer minimalen Größe viel Biomasse bilden, fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Forschende der Universität Stuttgart, der Technischen Universitäten Hamburg (TUHH) und München (TUM) sowie weiterer Forschungseinrichtungen im Schwerpunktprogramm „InterZell“ für weitere drei Jahre, um Scale-up (Maßstabsübertragung) und Prozessoptimierung zu untersuchen.

Eine neue weltweit verbreitete Art von Archaea setzt Tonnen von Ammonium in einem der größten Seen Europas um. Damit tragen die Mikroorganismen zur Sicherheit der Trinkwasserversorgung von über fünf Millionen Menschen bei. Das konnten Wissenschaftler*innen aus Braunschweig, Bremen und Konstanz nachweisen. Ihre Ergebnisse haben sie jetzt in der Fachzeitschrift „The ISME Journal“ der Nature Publishing Group veröffentlicht.

Bekannt ist, dass das Treibhausgas Methan von speziellen Mikroorganismen produziert wird, zum Beispiel im Magen von Kühen oder in Reisfeldern. Seit einigen Jahren beobachtete man auch seine Entstehung in Pflanzen und Pilzen, ohne eine Erklärung dafür zu finden. Nun haben Forscher aus Heidelberg und dem Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg den zu Grunde liegenden Mechanismus aufgeklärt. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass alle Organismen Methan freisetzen.

Seegraswiesen spielen eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf des Meeres und für unser Klima. Einerseits nehmen sie Kohlendioxid auf und speichern es in ihren Sedimenten, andererseits setzen sie das starke Treibhausgas Methan frei. Dabei machen sie es den beteiligten Mikroorganismen einfach: Sie produzieren methylierte Verbindungen, die schnell in Methan umgewandelt werden können, sogar noch lange nach dem Tod der Pflanzen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen haben untersucht, was die Methanproduktion und -freisetzung von Seegraswiesen steuert. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vor.

Auf den Gipfeln von Seebergen im zentralen Arktischen Ozean, einem der nährstoffärmsten Meere der Erde, gedeihen riesige Schwammgärten. Die Schwämme ernähren sich scheinbar von den Überresten ausgestorbener Tiere. Mikroorganismen helfen ihnen dabei. Forschende aus Bremen, Bremerhaven und Kiel sowie ihre internationalen Partner entdeckten diesen einzigartigen Hotspot des Lebens während einer POLARSTERN-Expedition und berichten nun in der Fachzeitschrift Nature Communications über ihre Erkenntnisse. Es ist unerlässlich, die Vielfalt und Einzigartigkeit der arktischen Ökosysteme besser zu verstehen, gerade vor dem Hintergrund globaler und lokaler Veränderungen, betonen die Forschenden.

Schadhaften Bakterien hat Dr. Anzhela Galstyan den Kampf angesagt. Die neue WISNA-Juniorprofessorin für Nanomaterialien in aquatischen Systemen erforscht an der Fakultät für Chemie unter anderem die Synthese photoaktiver Nanomaterialien, die die Mikroorganismen auf Nanoebene ausschalten können.

Forschende unter Beteiligung des Deutschen GeoForschungsZentrums Potsdam (GFZ) entdecken überraschende Überlebensstrategie von Mikroorganismen an der absoluten Grenze des Lebens bei Untersuchungen von Bohrkernen aus 120°C heißen Sedimenten: Schneller Stoffwechsel repariert Hitzeschäden. Das liefert weitere Argumente zur Erhöhung der aktuellen oberen Temperaturgrenze von 80°C für die Bewohnbarkeit des Untergrunds. Editor’s Highlight bei Nature Communications.