Eine Explosion auf der Ölplattform Deepwater Horizon im Golf von Mexiko führte im Jahr 2010 zu einer der schlimmsten Ölkatastrophen der Geschichte, bei der etwa 800 Millionen Liter Rohöl ins Meer strömten. Aber auch Lecks an Ölplattformen und Tankern führen immer wieder zu gravierender Umweltverschmutzung, zuletzt im Juli 2023 erneut im Golf von Mexiko. Zur Bekämpfung der Ölpest wird das größtenteils auf der Wasseroberfläche schwimmende Öl so gut wie möglich abgepumpt oder verbrannt. Ist das nicht möglich, kommen sogenannte Dispersionsmittel zum Einsatz, die ähnlich wie Seife funktionieren und den Ölteppich in kleinere Tröpchen aufteilen, wodurch er stärker der Verwitterung und dem natürlichen Abbau ausgesetzt ist. In diesem Kontext spielen auch Bakterien, die Rohöl verstoffwechseln können, eine wichtige Rolle.
Biofilm verformt Öltröpfchen
Eines dieser Bakterien, genannt Alcanivorax borkumensis, hat nun ein Team um Manoj Prasad von der Universität Tsukuba in Japan näher untersucht. „Wir haben ein mikrofluidisches Gerät entwickelt, mit dem wir zahlreiche mit Bakterien bedeckte Öltröpfchen einfangen und in Echtzeit abbilden können“, berichtet das Team. „Diese Plattform ermöglicht es uns, die gesamte Dynamik der Biofilmentwicklung zu erfassen, angefangen von einzelnen Bakterien bis hin zum vollständigen Verzehr der Öltröpfchen.“ Das Forschungsteam stellte fest, dass die Bakterien unterschiedlich effektiv beim Abbau waren, je nachdem, wie lange sie dem Öl ausgesetzt waren. Während Bakterienkulturen, die erst einen Tag mit dem Öl in Kontakt waren, etwa 72 Stunden brauchten, um einen neuen Öltropfen zu mindestens 90 Prozent abzubauen, dauerte es bei Kulturen, die zuvor fünf Tage Zeit hatten, sich an das Öl zu gewöhnen, nur rund 20 Stunden.
Auf der Suche nach den Ursachen untersuchte das Forschungsteam die Gestalt des Biofilms genauer. Das Ergebnis: „Bei der Probenahme nach einem Tag bildete A. borkumensis einen kugelförmigen Biofilm, der nach außen über das Öl hinauswuchs, und der Öltropfen blieb größtenteils kugelförmig, während er verzehrt wurde“, berichtet das Team. „Im Gegensatz dazu entwickeln Bakterien aus einer fünf Tage alten Kultur einen dünnen Biofilm, der das Öltröpfchen so verformt, dass es Ausstülpungen bildet und so eine größere Angriffsfläche für die wachsende Anzahl an Bakterien bietet.“ Die Verstoffwechselungsrate jedes einzelnen Bakteriums bleibt also gleich, doch durch die Verformung können mehr Bakterien gleichzeitig das Öl konsumieren.
Während das Öl abgebaut wird, nimmt das Ausmaß der Verformung bei diesem sogenannten dendritischen Biofilm zu, bis das Tröpfchen schließlich in winzige, von Bakterien umgebene Fragmente zerfällt. Beim kugelförmigen Biofilm dagegen wird das Tröpfchen lediglich immer kleiner, sodass es immer weniger Bakterien eine Angriffsfläche bietet und sich der Abbau im Laufe der Zeit verlangsamt.
