Meet the Microbe 1/2016 – Thiomargarita namibiensis.

In Afrika leben nicht nur die größten Landtiere der Welt. Auch gigantische Bakterien kommen dort vor. Im Jahre 1997 wurde die „Schwefelperle von Namibia“ erstmals von einer internationalen Forschergruppe im namibischen Meeresboden entdeckt.

Gigant im Reich der Miniaturwesen

In 100 Meter Tiefe entdeckte die damalige Bremer Diplombiologin Heide Schulz vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie an der namibischen Küste bis zu 0,75 mm große Exemplare der Kugelbakterien. Das ist etwa so groß wie ein Punkt hinter diesem Satz.

Völlig überraschend für die Mikrobiologen. Normalerweise sind Bakterien nur wenige tausendstel Millimeter groß und nicht mit bloßem Auge zu erkennen. Das hat auch einen guten Grund. Bakterien nehmen Nährstoffe aus ihrer wässrigen Umgebung nur durch passive Diffusion auf. Sie haben keinen Blutkreislauf oder ähnliche innere Transportsysteme. Große Bakterien würden auf Dauer einfach ‚verhungern‘.

Die monströse Schwefelperle ist damit mehr als 100 mal größer als normale Bakterien und bislang das größte bekannte Bakterium der Erde. Das hat ihr auch schon einige Prominenz eingebracht. So hat Thiomargarita es schon auf den „Science“-Titel, ins Guinness-Buch der Rekorde und zu einer eigenen Briefmarke gebracht.

 

Sagenhafte Größe und Speichertrick

Wie auf einer Perlenkette aneinandergereiht werden bis zu 30 meist kugelförmige Thiomargarita –Zellen von einer farblosen Schleimhülle zusammengehalten. Jede Zelle ist ein eigenes Bakterium. Der kuriose Mikroorganismus erscheint „weißschimmernd“ laut des lateinischen Namens und war dadurch sehr auffällig auf dem grün-bläulichen Schlamm des Meeresbodens zu sehen.

Die leuchtendweiße Farbe entsteht durch Schwefeleinschlüsse. Die Bakterien ernähren sich von Schwefelverbindungen (Sulfiden), die im Sedimentschlamm der Meere vorkommen. Um den Schwefel verdauen zu können, brauchen sie dringend Sauerstoff oder Nitrate. Nitrate aber gibt es kaum in der Umgebung der Schwefelperlen. Nitratreiches Wasser gelangt nur alle paar Monate bei Stürmen oder durch aufsteigende Methanblasen für kurze Zeit in die Tiefen in der Thiomargarita lebt. Eine besondere Anpassung der Bakterien an diese Situation ist gleichzeitig der Grund für die ungewöhnliche Größe der Riesen.

Die Bakterien sind innen hohl. Im Inneren befindet sich eine riesige Vakuole. Und die wird für einen besonderen Speichertrick benutzt. Anders als Sauerstoff, der als Gas frei in Zellen hinein und hinaus diffundieren kann, wird Nitrat als geladenes Ion über die Zellmembran aktiv aufgenommen und kann in der Zelle festgehalten werden. Die Bakterien können so in den Vakuolen Nitrat lange hochkonzentriert speichern. Durch die Speicherung von Nitrat zur Atmung und Schwefel als Energiequelle sind die Riesen in der Lage, lange Zeit unter ungünstigen äußeren Bedingungen zu überleben.

Rolle im Phosphatkreislauf

Thiomargarita namibiensis spielt eine sehr wichtige Rolle für die Ökologie. Die Bakterien verwerten organische Substanzen im Meeressediment und können die Bildung von Gestein mit einem hohen Phoshorgehalt auslösen. Damit verringert sich letztendlich die Menge an Phosphat im Meer. Die Gesteinsbildung wirkt damit einer Überdüngung der Meere entgegen, da Phosphat den Lebewesen nicht mehr als Nährstoff zur Verfügung steht.

Weitere Riesenbakterien

Thiomargarita namibiensis ist übrigens nicht alleine. Es wurden ähnliche Bakterien auch in anderen sulfidreichen Meeresgebieten gefunden z.B. Thiopilula (Schwefelbällchen) oder Thiophysa (Schwefelblase) an der Küste von Chile oder Costa Rica.

 

Kommentare und Anregungen sind wie immer herzlich willkommen!

 

Quellen:

Schulz, H. N.; Brinkhoff, T.; Ferdelman, T. G.; Hernández Mariné, M.; Teske, A.; Jørgensen, B. B. Dense Population of a Giant Sulfur Bacterium in Namibian Shelf Sediments Science 284, 389-544 (1999)

Schulz, H. N.; Schulz, H. D. Large Sulfur Bacteria and the Formation of PhosphoriteScience 307, 416-418 (2005)

Brock, J.; Schulz-Vogt, H. N. Sulfide induces phosphate release from polyphosphate in cultures of a marine Beggiatoa strain The ISME Journal 5, 497-506 (2011)