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Das Wunder der Tiefsee: Wie finden grüne Schwefelbakterien Energie auf dem Meeresboden in 2.500 Metern Tiefe?
In den Tiefen des riesigen Ozeans leben einige mysteriöse und einzigartige Organismen. Unter ihnen sind grüne Schwefelbakterien (Chlorobiota) aufgrund ihrer besonderen Wachstumsform und ökologischen Rolle zu einem Hotspot für Wissenschaftler geworden. Diese photosynthetischen und autotrophen anaeroben Organismen können nicht nur in einer sauerstoffarmen Umgebung überleben, sondern auch Verbindungen elementaren Schwefels als Energie- und Kohlenstoffquellen nutzen und zeigen damit eine erstaunliche Anpassungsfähigkeit.
Grüne Schwefelbakterien leben hauptsächlich Hunderte von Metern unter Wasser und nutzen Schwefelwasserstoff als Elektronendonor, wodurch sie bei der Photosynthese autark sind und in Umgebungen mit wenig Licht überleben können.
Eigenschaften grüner Schwefelbakterien
Grüne Schwefelbakterien sind gramnegativ und meist stäbchen- oder kugelförmig. Diese Bakterien besitzen Blasensäcke, die es ihnen ermöglichen, im Wasser zu schwimmen und ihre photosynthetischen Pigmente zum Einfangen von Lichtenergie zu nutzen. Die wichtigsten photosynthetischen Pigmente sind Bakteriochlorophyll c oder d. Diese Pigmente befinden sich in ihren einzigartigen Photopolymeren (Chlosomen) und können bei extrem schlechten Lichtverhältnissen effektiv Lichtenergie einfangen.
Lebensraum
Die meisten dieser Bakterien leben mesophytisch, bevorzugen milde Wassertemperaturen und leben meist in Sedimenten am Grund von Gewässern. Sie benötigen eine anaerobe (anaerobe) Umgebung und können in Umgebungen mit wenig Licht Photosynthese betreiben. In einer überraschenden Entdeckung fanden Wissenschaftler in einer Tiefe von etwa 100 Metern im Schwarzen Meer große Populationen grüner Schwefelbakterien, die fast ohne Licht überleben.
Im Pazifischen Ozean, 2.500 Meter tief unter der Oberfläche, entdeckten Wissenschaftler eine Art grüner Schwefelbakterien namens GSB1. Diese Bakterien sind zum Überleben auf das schwache Licht thermischer Quellen angewiesen und überhaupt nicht auf Sonnenlicht.
Photosynthese und Stoffwechsel
Grüne Schwefelbakterien nutzen einen Photosyntheseprozess ähnlich dem von Pflanzen, ihre Elektronendonatoren stammen jedoch hauptsächlich aus anorganischen Sulfiden. Der von ihnen verwendete umgekehrte Tricarbonsäurezyklus nutzt effektiv Kohlendioxid als einzige Kohlenstoffquelle zur Synthese der von den Zellen benötigten organischen Materialien. Dadurch können sie auch in Gewässern mit extrem schlechten Lichtverhältnissen weiterhin überleben und sich vermehren.
Wenn diese Bakterien Photosynthese betreiben, oxidieren sie normalerweise Sulfid zu Gesamtschwefel und bilden Schwefelkügelchen, daher der Name.
Beziehung zu anderen Lebewesen
Grüne Schwefelbakterien spielen oft eine wichtige Rolle im Ökosystem von Korallenriffen, und tatsächlich bilden diese Bakterien auf Taiwans Korallenriffen die charakteristische grüne Schicht. Sie versorgen Korallen nicht nur mit Nährstoffen, sondern können auch dabei helfen, sie zu entgiften, wodurch sie zu einem integralen Bestandteil des gesamten Ökosystems werden.
Zukünftige Forschungsrichtungen
Da grüne Schwefelbakterien eine wichtige Rolle in den Ökosystemen der tiefen Ozeane der Erde spielen, werden zukünftige Forschungen ein tieferes Verständnis ihrer Stoffwechselprozesse und der einzigartigen Art und Weise, wie sie Energie absorbieren und umwandeln, liefern. Dies wird für die Erforschung der Vielfalt des Lebens und seiner Überlebensstrategien in extremen Umgebungen von großer Bedeutung sein.
Die Existenz grüner Schwefelbakterien offenbart nicht nur mehr Möglichkeiten für Leben, sondern regt uns auch dazu an, intensiv über den Ursprung des Lebens und seine Entwicklung nachzudenken. Ist es möglich, dass wir solche Lebensformen finden, die in extremen Umgebungen auf anderen Planeten überleben können?
