Es gilt als das „Klimakiller-Gas”, denn Methan hat eine 30 Mal stärkere Treibhauswirkung als Kohlendioxid. Deshalb stehen alle Faktoren, die seine Konzentration in der Atmosphäre beeinflussen bereits seit einiger Zeit im Fokus der Forschung. Klar ist: Neben den durch den Menschen verursachten Freisetzungen hat Methan auch natürliche Quellen. Es wird unter anderem von speziellen Mikroorganismen gebildet, wenn kein Sauerstoff für ihren Stoffwechsel zur Verfügung steht. Glücklicherweise gibt es allerdings auch den umgekehrten Weg: Manche Mikroben gewinnen aus Methan Energie – sie fressen es. Dadurch entsteht ein Kreislauf aus mikrobiellem Auf- und Abbau.
Interessant ist dabei: Egal, ob Methan produziert oder verzehrt wird – immer ist das gleiche Enzym involviert: die Methyl-Coenzym M-Reduktase (MCR). Dieses Enzym erzeugt Methan und kann dieses Gas auch wieder aufbrechen. Lange glaubten Wissenschaftler, dass nur wenige Arten von Mikroben Methan auf die eine oder andere Weise umsetzen können. Doch in der letzten Zeit mehrten sich die Hinweise, denen zufolge wichtige Schlüsselfiguren im Methankreislauf bisher übersehen wurden. Dieser Spur sind nun Wissenschaftler der chinesischen Jiao Tong Universität in Shanghai und des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen weiter nachgegangen: Sie machten sich gezielt auf die Suche nach neuen Methan-Organismen.
Suche im genetischen Heuhaufen
Um aufwendige Laboruntersuchungen an isolierten Mikroben zu umgehen, wählten sie einen genetischen Ansatz: Sie durchsuchten weltweite Genom-Datenbanken, in denen unbestimmtes genetisches Material gelistet ist, dass aus der Umwelt verschiedener sauerstoffarmer Standorte isoliert wurde, wie beispielsweise in heißen Quellen oder Salzseen. Es handelt sich also um eine Mischung von Erbgutsequenzen vieler unterschiedlicher Organismen. Um darin Spuren von Methan-Organismen zu identifizieren, nutzten die Wissenschaftler einen Trick: Sie suchten gezielt nach genetischen Sequenzen, deren Merkmale darauf schließen lassen, dass sie für die Bildung des Schlüsselenzyms des Methanstoffwechsels verantwortlich sind.
Das Konzept erwies sich als erfolgreich: Die Forscher fanden auf diese Weise eine ganze Reihe bisher unbekannter Gene, die die nötigen Informationen zur Herstellung des Schlüsselenzyms MCR tragen. „Diese MCRs lassen sich grob in drei Gruppen einteilen”, sagt Co-Autor Yinzhao Wang von der chinesischen Jiao Tong Universität. „Eine Gruppe umfasst die bereits zuvor bekannten Gensequenzen. Die anderen beiden Gruppen sind völlig neu”, erklärt der Wissenschaftler.
Doch von welchen Mikroorganismen stammen diese genetischen Spuren? Um dieser Frage nachzugehen, nutzten die Forscher die neuen MCR-Sequenzen als Anfangs-Puzzlestücke: Sie suchten in der Unmenge der vorhandenen genetischen Daten nach passenden Sequenzen, um möglichst zum vollständigen Erbgut des jeweiligen Ursprungsorganismus zu kommen. Diese zusammengepuzzelten Genome konnten sie dann mit dem Erbgut bekannter Mikroorganismen vergleichen, um aufzuklären, zu welcher Gruppe die neuen Methan-Mikroben gehören.
