Einige hitzeliebende Bakterien aus heißen Quellen gewinnen ihre Energie nicht aus Licht, sondern aus Wasserstoff. Die Mikroben vom Typ Aquificales leben in über 70 Grad Celsius heißen Quellen, in denen Photosynthese, die Energiegewinnung aus Sonnenlicht, nicht stattfinden kann. Bisher hielten die Wissenschaftler Schwefel für die alternative Energiequelle der sogenannten thermophilen Bakterien. Amerikanische Forscher haben nun jedoch bei einer Analyse von heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark gezeigt, dass die Bakterien ihre Energie aus Wasserstoff beziehen. Norman Pace und seine Kollegen von der Universität in Boulder berichten über ihre Studie im Fachmagazin PNAS (Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0409574102).
Grüne Pflanzen, manche Bakterien und Blaualgen erzeugen mit Hilfe von Sonnenlicht lebenswichtige Kohlenhydrate und Sauerstoff. Ohne die Photosynthese-Reaktion der Pflanzen und Bakterien wäre auch das Leben von Mensch und Tier nicht möglich. Bakterien, die im Boden, in Gewässern oder in Vulkanen leben, können aufgrund von Lichtmangel keine Photosynthese durchführen und bedienen sich eines alternativen Energiegewinnungsmechanismus, der sogenannten Chemosynthese. Dabei gewinnen sie die Energie aus chemischen Substanzen wie Schwefel, Wasserstoff, Eisen, Mangan oder Arsen.
Auf der Suche nach der Energiequelle der Bakterien analysierten die Wissenschaftler Wasserproben aus zwölf verschiedenen heißen Quellen des Yellowstone-Nationalparks. Der gemessene Gehalt an Schwefel, Eisen, Mangan oder Stickstoffverbindungen variierte in den einzelnen Proben sehr stark. Nur Wasserstoff war in allen Proben in ausreichender Menge vorhanden, um den Bakterien als Energiespender dienen zu können, fanden die Wissenschaftler heraus.
Die Forscher wählten fünf der Proben mit hohem Wasserstoff-Gehalt aus und bestimmten die verschiedenen Arten der darin lebenden Mikroorganismen. Bakterien der Ordnung Aquificales kamen in den Proben am häufigsten vor, unabhängig davon, ob sich im Wasser viel oder wenig Schwefel befand. Demnach könne nur Wasserstoff als Energiequelle in Frage kommen, schlossen die Wissenschaftler.
Schwefel diene offenbar weniger häufig als Energiequelle in heißen Quellen als bisher angenommen wurde, erläutern die Wissenschaftler. Denn zur Energiegewinnung aus Schwefel seien auch höhere Mengen an Sauerstoff notwendig. Der sei aber aufgrund seiner geringen Löslichkeit in heißem Wasser nur in geringen Mengen vorhanden, erläutert Pace. In kälteren Gewässern mit höherer Sauerstofflöslichkeit könnte jedoch Schwefel eine größere Rolle bei der Energiegewinnung spielen, vermutet der Wissenschaftler.
ddp/wissenschaft.de ? Birgit Buchroithner
