Neue Forschung: Wie ethanzersetzende Archaeen die anaerobe Stoffwechseltheorie revolutionieren

BerlinUnter der Meeresoberfläche gibt es natürliche Quellen, die Alkane freisetzen. Diese Verbindungen können Umweltverschmutzung verursachen und zur globalen Erwärmung beitragen. Doch in diesen Gebieten leben spezielle Mikroben, die wie Filter wirken und die Alkane verzehren, bevor sie in die Luft und ins Wasser gelangen. Ethan ist hier das zweithäufigste Alkan. Neue Forschungen des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie bieten neue Einblicke, wie diese winzigen Organismen Ethan verarbeiten und stellen bisherige Annahmen über anaerobe chemische Reaktionen infrage.

Neue Erkenntnisse über den Ethanmikroben-Stoffwechsel

Die Studie hat einen neuen Weg entdeckt, wie bestimmte Mikroorganismen Ethangas abbauen. Bislang nahm man an, dass Mikroben ein Protein namens Ferredoxin verwenden, um Alkane in Kohlendioxid umzuwandeln, indem sie Elektronen übertragen. DNA-Analysen zeigen jedoch, dass die Archaeen, die Ethanmoleküle verarbeiten können, nicht über die notwendigen Enzyme für diesen herkömmlichen Prozess verfügen. Stattdessen nutzen sie eine alternative Methode, bei der ein Molekül namens F420 zum Einsatz kommt.

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Die Studie präsentiert mehrere wesentliche Erkenntnisse.

• Neuer Enzymatischer Weg: Die an der Oxidation von Ethan beteiligten Enzyme beinhalten eine zusätzliche Proteineinheit, wodurch die Nutzung von F₄₂₀ als Elektronenakzeptor erleichtert wird.
• Metabolische Neuausrichtung: Diese Entdeckung weist auf eine metabolische Flexibilität hin, die frühere Dogmen des anaeroben Metabolismus in Frage stellt.
• Elektronentransfer zwischen Mikroben: Der Prozess beinhaltet wahrscheinlich den Transfer von Elektronen zwischen den Mikroben, wobei die Sulfatreduktion als gemeinsames Prinzip in diesen Konsortien gilt.

Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung. Die Mikroben nutzen F420 möglicherweise, um ihre Zellatmung effizienter zu gestalten, was ihnen hilft, eine Rolle im Kohlenstoffkreislauf zu spielen. Diese Anpassung könnte ihnen einen evolutionären Vorteil verschaffen, der es ihnen ermöglicht, in den nährstoffarmen Gebieten rund um die Tiefsee-Alkanquellen zu überleben.

Mikroorganismen sind äußerst komplex und anpassungsfähig, da sie bereits seit Milliarden von Jahren auf der Erde existieren. Ihre Erforschung ist nicht nur entscheidend für das Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs, sondern auch für ihren potenziellen Einsatz in der Biotechnologie und im Umweltmanagement. Die Untersuchung zeigt, dass die Konzentration auf Modellorganismen unser Wissen einschränken kann und dass experimentelle Forschung überraschende und wertvolle Einblicke in die Funktionsweise von Mikroben liefern kann.