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Fische können darin kaum überleben, Menschen bekämen Hautverätzungen – das „Restloch“ RL107 in der Lausitz und der Lindensee in der Oberpfalz sind so sauer wie reiner Essig. Es gibt allerdings Lebensformen die sich darin wohlfühlen: säuretolerante Mikroorganismen, die Dr. Volker Huß vom Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) im Rahmen eines Forschungsprojekts der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) untersucht hat. Durch die Isolierung spezieller DNA-Abschnitte, der ribosomalen RNA, erfasste und kategorisierte er die dort existierenden Organismen und entdeckte unter anderem einen bislang völlig unbekannten Mikroorganismus.
Die Gewässer sind Überreste des Braunkohletagebaus, ehemalige Lagerstätten, die im Laufe der Zeit überschwemmt oder geflutet wurden und in denen Pyrit – ein bei der Lagerung von Braunkohle entstehendes Mineral – von Mikroorganismen zersetzt wird. Bei diesem Prozess entsteht Schwefelsäure, die die Gewässer so sauer macht.
Ingesamt 23 verschiedene Mikroorganismen isolierte Huß aus dem Lindensee. Im „Restloch“, das einen noch höheren Säuregehalt aufweist, konnte er nur noch neun verschiedene Organismen identifizieren. In einem Verfahren, das als „environmental PCR“ bezeichnet wird, extrahierte der Wissenschaftler die in Wasserproben vorhandenen unterschiedlichen RNA-Sequenzen und verglich sie anschließend mit einer Datenbank, in der tausende weitere solche Sequenzen gespeichert sind. „Dabei hat sich gezeigt, dass die uns bekannten und charakterisierten Organismen nur einen Bruchteil der natürlich vorkommenden Biodiversität ausmachen“, erläutert Huß das Forschungsergebnis. Eine der gefundenen Sequenzen konnte sogar keiner der bislang bekannten Evolutionslinien der Organismen zugeordnet werden.
Die ribosomale RNA eignet sich besonders gut zur Identifizierung verschiedener Organismen, da sie sich im Laufe der Evolution nur geringfügig verändert hat. Je ähnlicher die RNA-Sequenzen sind, desto später haben sich die Organismen in der Evolution voneinander abgespalten. „Über die Sequenzen lässt sich ermitteln, wann sich die Entwicklungslinien getrennt haben. Vergleicht man sie dann miteinander, entsteht eine Art Familienstammbaum, der uns zeigt, was für eine ungeheure Vielfalt dieser Mikroorganismen existiert“, sagt Dr. Huß. „Mit anderen Untersuchungsmethoden, wie z.B. mit einem Mikroskop, wäre eine exakte Bestimmung wesentlich schwieriger oder gar unmöglich.“
Auch bereits bekannte Organismen unterzog Dr. Huß einer eingehenden Untersuchung. Bei der elektronenmikroskopischen Analyse einer aus den Seen isolierten Grünalge machte er eine weitere Entdeckung. Manche Gruppen von Algen besitzen einen Schutzmechanismus. Ähnlich wie Igel rollen sie sich bei äußeren Einflüssen, die sie schädigen könnten, zusammen zu Kugeln, so genannten Cysten. Auf diese Weise können sie jahrelang auch unter widrigsten Bedingungen überleben. Ein derartiger Mechanismus ist innerhalb der Gruppe von Grünalgen, zu denen die von Dr. Huß erfasste Alge gehört, nicht bekannt. Diese Alge bildet aber cystenähnliche Strukturen aus, die möglicherweise als Vorstufen der Evolution zu einer echten Cystenbildung angesehen werden können.
Langfristig gesehen könnte die Untersuchung der säuretoleranten Mikroorganismen in der Biotechnologie genutzt werden. Denkbar wäre ein Einsatz zum Beispiel in der biologischen Abwasserreinigung.
Dr. Volker Huß gilt als Experte bei der phylogenetischen Bearbeitung von Mikroalgen, also der Analyse ihrer Stammbäume. Bislang gab es nur eine einzige vergleichbare Untersuchung der Biodiversität eines derart sauren Biotops, in einem spanischen Fluss, der ebenfalls einen extrem hohen Säuregehalt aufweist.
Die Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 27.000 Studierenden, 550 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel „familiengerechte Hochschule“.
Das "Restloch" RL107
Foto: Dr. Volker Huß
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Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Environment / ecology
transregional, national
Research projects, Research results
German
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