Win-win-Gemeinschaften durch Geben und Nehmen: Im Verlauf der Evolution sind viele Formen des symbiotischen Austauschs zwischen unterschiedlichen Lebewesen entstanden. Die „innigste“ Version ist dabei die sogenannte Endosymbiose. Es handelt sich um Lebensgemeinschaften zwischen einem Wirt und Partnern, die in ihm leben – meist spezielle Bakterien oder Algen. Die Endosymbionten können für ihre Partner unterschiedliche Aufgaben erledigen: Sie bereiten beispielsweise seine Nahrung auf oder versorgen ihn mit lebenswichtigen Substanzen. Ein bekanntes Beispiel sind etwa die einzelligen Algen, die in den Korallenpolypen hausen und sie mit Kohlenhydraten aus der Photosynthese versorgen. Der Wirt bietet seinen kleinen Partnern im Gegenzug günstige Lebensbedingungen – in manchen Fällen können die Endosymbionten nicht mehr eigenständig leben.
Ein erstaunliches Team lebt im Zugersee
Die bisher unbekannte Version einer Endosymbiose haben die Forscher um Jon Graf vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie per Zufall entdeckt: Durch genetische Methoden suchten sie eigentlich nach Methanbakterien in den sauerstofffreien Wasserschichten in der Tiefe des Zugersees. Doch statt auf die Spuren von Methanfressern stießen sie auf eine Gensequenz, die den kompletten Stoffwechselweg für die Nitratatmung kodierte. „Wir waren sehr überrascht und suchten erst einmal nach möglichen Erklärungen”, sagt Graf. Schließlich blieb die Theorie übrig, dass das identifizierte Genom wegen seiner kleinen Größe zu einem unbekannten Symbionten gehören muss. So suchten die Forscher im Tiefenwasser des Zugersees gezielt nach Symbiont und Wirt. Sie identifizierten schließlich durch genetische Marker ein Bakterium, das in einem Wimpertierchen lebt. Bei diesen Wirten handelt es sich um Einzeller, die aber zu den höher entwickelten Lebewesen (Eukaryoten) gehören.
Wie die Forscher erklären, war man bisher davon ausgegangen, dass Eukaryoten wie die Wimpertierchen in sauerstofffreien Umgebungen ihre Energie über Fermentation gewinnen. Allerdings ist Fermentation energetisch ungünstig: Die Mikroorganismen ziehen aus diesem Stoffwechselweg vergleichsweise wenig Energie und sind deshalb oft träge und wachsen langsam. „Unser Wimpertierchen hat dafür offenbar eine Lösung gefunden”, sagt Graf. „Es hat ein Bakterium mit der Fähigkeit zur Nitratatmung aufgenommen und hat es in seinen Organismus integriert.” Seine Kollegin Jana Milucka führt weiter aus: „Eine solche Lebensgemeinschaft ist völlig neu. Dieser Endosymbiont und sein Wirt stellen ein bisher unbekanntes Beispiel für eine Symbiose dar, die auf dem direkten Transfer von Energie und nicht auf Ernährung basiert.” Denn die Bakterien liefern den Wimpertierchen nicht etwa Kohlenhydrate, sondern direkt den Energieträger ATP, geht aus den Untersuchungen hervor.
