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Wiener Forscher entlarven stickstoffhältige Mikroben-Energiequelle

Es ist bereits eine große Vielfalt an Mikroben bekannt, die Energie aus den Stickstoffverbindungen Ammoniak oder Nitrit gewinnen. Die Forscher um Wagner fanden nun heraus, dass Ammoniak-verwertende Mikroben alternativ Cyanat als einzige Energiequelle nutzen können. Cyanat besteht jeweils aus einem Atom Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff. Es entsteht in der Natur aus Harnstoff und durch den Abbau von Blausäure, die viele Pflanzen als Fraßschutz bilden, erklärten sie.

Diese Mikroben namens Nitrososphaera gargensis im Labor ohne Verunreinigungen zu züchten, habe jahrelange Arbeit benötigt, so Wagners Mitarbeiter Marton Palatinszky am Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Uni Wien in einer Aussendung. In ihrem Genom entdeckten die Forscher Hinweise auf ein Enzym, mit dem sie theoretisch Cyanat verwenden können, indem sie es in Ammonium und Kohlendioxid umwandeln. "Durch aufwendige physiologische Studien gelang es uns, dies experimentell nachzuweisen", erklärte Palatinszky.

Energie durch Umbildung gewonnen

Anschließend habe es die Forscher verwundert, dass dieses Enzym bei vielen anderen Ammoniak-Verwertern fehlt, während es allen bekannten Nitrit-Nutzern eigen ist. Sie fanden schlussendlich heraus, dass diese beiden Mikrobentypen einander quasi gegenseitig füttern. Die Nitrit-Nutzer nehmen Cyanat aus der Umwelt auf, wandeln es in Ammonium um, und scheiden es aus. Daraus können Ammoniak-Verwerter Energie gewinnen, indem sie es zu Nitrit umbilden. "Das von ihnen ausgeschiedene Nitrit dient dann wiederum den Nitrit-Oxidierern als Energiequelle", so die Forscher.

Die genetische Grundausstattung zum Cyanatabbau sei zufolge von Umweltproben in vielen Mikroben des Stickstoffkreislaufs vorhanden. "Wir bestimmen aktuell die Cyanatkonzentrationen und Umsatzraten in Böden, Süß- und Meerwasserproben, um die mengenmäßige Bedeutung der Cyanatfresser für den globalen Stickstoffkreislauf abschätzen zu können", so die Biologen. Erste Hinweise ließen darauf schließen, dass sie in der Natur weit verbreitet sind, erklärten sie in dem Fachartikel.

Service: http://dx.doi.org/10.1038/nature14856

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