Grüne Unterwasserlandschaften mit großer Bedeutung: An vielen Küsten der Welt wachsen üppige Seegraswiesen – insgesamt bedecken sie bis zu 600.000 Quadratkilometer, was etwa der Fläche von Frankreich entspricht. Sie bieten vielen Organismen ein Zuhause und vor allem vielen Fischarten eine sichere Kinderstube. Außerdem schützen die Teppiche der Wasserpflanzen die Küsten vor Abtragung und nehmen zudem jedes Jahr Millionen Tonnen Kohlendioxid auf, das für lange Zeit als sogenannter „blauer Kohlenstoff“ in der Biomasse gebunden bleibt. Durch seine weitreichende Bedeutung stand das Seegras bereits im Fokus einiger Studien. Klar ist, dass diese Gewächse wie alle Pflanzen Nährstoffe benötigen. Einer der wichtigsten ist dabei der Stickstoff. Das Element ist zwar über die Lösung des molekularen Stickstoffs aus der Luft auch reichlich im Meerwasser vorhanden, doch in dieser Form können Pflanzen Stickstoff nicht aufnehmen.
Üppig trotz Nährstoffarmut
Bisher glaubte man, dass Seegräser die nutzbaren Stickstoffverbindungen nur aus dem Wasser und dem Sediment beziehen. Doch an den meisten Standorten ist die Versorgung aus „normalen“ Quellen stark begrenzt. Es ist allerdings bereits lange bekannt, dass spezielle Bakterienarten elementaren Stickstoff über bestimmte Stoffwechselprozesse in eine biologisch nutzbare Form bringen können. Einige dieser Mikroben gehen dabei auch eine Symbiose mit Pflanzen ein: Sie leben in deren Wurzeln, wo sie den Luftstickstoff fixieren und ihn in der Form von nutzbareren Verbindungen an ihre Partner abgegeben. Im Gegenzug versorgt die Pflanze die Bakterien mit Kohlenhydraten und anderen Nährstoffen. Besonders hochentwickelt ist diese Symbiose bei den Leguminosen: In Wurzelknöllchen sorgen Bohne und Co sogar durch spezielle Hämoglobin-Substanzen für eine besonders effektive Sauerstoffversorgung ihrer mikrobiellen Partner.
„Im Fall des Seegrases vermutete man allerdings bisher, dass sie Stickstoff nur von frei lebenden Stickstoff-fixierenden Bakterien aufnehmen, die rund um die Wurzeln der Pflanzen im Meeresboden leben“, sagt Wiebke Mohr vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen. „Wir zeigen nun jedoch, dass es sich ebenfalls um die im wahrsten Sinn des Wortes innige Beziehung handelt: Diese Bakterien leben in den Wurzeln der Seegräser. Bisher war diese Form der Symbiose nur von Landpflanzen bekannt“, betont die Wissenschaftlerin.
Für die Studie untersuchten Mohr und ihre Kollegen Seegras der Gattung Posidonia, das im Mittelmeer verbreitet ist. Den Bakterien in den Wurzeln dieser auch Neptungras genannten Wasserpflanzen kamen die Forscher durch Mikroskopietechniken auf die Spur, bei denen einzelne Bakterienarten farblich markiert werden können. So konnten sie zeigen, dass eine bestimmte Mikrobenart sowohl in den Zwischenräumen, als auch in den Pflanzenzellen selbst in teils großer Dichte vorkommt. Die Forscher gaben diesen Mikroben den Namen Celerinatantimonas neptuna – nach ihrem Gastgeber, dem Neptungras.
