In kalten Regionen können künftig bestimmte Nährstoffe die Aktivität von bodenbereitenden Mikroorganismen deutlich erhöhen. Das hat ein irisch-britisches Forscherteam bei Experimenten mit hochgradig kältetoleranten Pilzen herausgefunden. Wachsen diese Mikroben auf einer sogenannten chaotropen Nährlösung, so vermehren sie sich auch bei Temperaturen um Null Grad Celsius stark. Chaotrope Substanzen destabilisieren Molekülstrukturen in Lebewesen. Durch die ungewöhnliche Nahrung überleben die Pilze aber auch Temperaturen von bis zu minus 80 Grad. Die Idee der Forscher ist, entsprechende Düngemittel in kalten Regionen einzusetzen, um die Kältetoleranz von Mikroorganismen heraufzusetzen, die für Bodenfruchtbarkeit und Pflanzenwachstum wichtig sind. Zudem seien die Resultate auch richtungsweisend für die Entwicklung von Agrikulturen auf Planeten wie dem Mond oder Mars.
Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilze sind unentbehrliche Bewohner unserer Erde: Sie produzieren Sauerstoff, reinigen unser Abwasser und machen den Boden fruchtbar. Zudem sind Mikroben erstaunliche Lebenskünstler, die unter extremen Bedingungen existieren können ? wenn auch mit reduzierter Aktivität. Um das Wachstum dieser Kleinstlebewesen bei Kälte und verschiedenen Nährlösungen zu untersuchen, wählten die Forscher um Jason Chin von der Queen?s University aus mehr als 160 Mikroorganismen die sieben kältetolerantesten Arten. Die Auswahl bestand ausschließlich aus Pilzen, die auf zwei verschiedenen Nährlösungen kultiviert wurden: Im ersten Fall erhielten die sieben Pilzarten Glycerin und Fruktose als Nahrung. Diese chaotropen Substanzen schwächen organische Strukturen in Lebewesen und hemmen so unter normalen Bedingungen ihre Lebensaktivitäten. In einer zweiten Versuchsanordnung wurden die Mikrobenarten mit klassischen Nährstoffen wie Saccharose und Ammoniumsulfat versorgt.
Es zeigte sich, dass die Pilze auf beiden Nährlösungen bei einer Temperatur von 30 Grad Celsius am stärksten wuchsen. Bei Temperaturen um Null Grad stellten die Mikroorganismen auf den normalen Nährlösungen ihr Wachstum jedoch ein, während ihre chaotrop ernährten Kollegen immer noch stark zulegten. In einem weiteren Experiment überlebten mehr als 95 Prozent der Pilzsporen, die mit Glycerin und Fruktose ernährt wurden, Temperaturen bis minus 80 Grad. Bei dieser Temperatur starben 60 Prozent der herkömmlich versorgten Pilze. Bei einer Extremtemperatur von plus 65 Grad Celsius drehte sich das Bild: Die chaotrop ernährten Sporen gingen ein, die mit Saccharose und Ammoniumsulfat gepäppelten überlebten.
Nach der Studie sind also bei hohen Temperaturen andere Nährstoffe für das Überleben und das Wachstum der Pilze entscheidend als bei tiefen Temperaturen. Deshalb könnte in kalten Regionen mit chaotropen Düngemitteln die Bodenfruchtbarkeit erhöht werden. Die Resultate seien auch für eine mögliche Besiedelung des Mondes oder Mars in ferner Zukunft interessant, denn eine Selbstversorgung in dieser kalten und lebensfeindlichen Umgebung sei nur mit Hilfe von kältetoleranten Mikroorganismen möglich, schreiben die Wissenschaftler.
Jason Chin (Queen?s University, Belfast) et al.: PNAS, doi: 10.1073/pnas.1000557107 ddp/wissenschaft.de ? Thomas Neuenschwander
