Symbiose mit Muscheln auf dem Meeresgrund

In Wien wird an kleinen Meeresmuscheln erforscht, wie sie zu ihren „guten“ Bakterien finden: Diese Symbiose könnte sogar Ideen für neue Antibiotika liefern, da die Muscheln das Bakterienwachstum auch hemmen können.

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(c) REUTERS (ASMAA WAGUIH)

Bakterien hatten lange Zeit eine „schlechte Presse“, man erfuhr meist nur über ihre krankmachende Wirkung. „Inzwischen wissen wir, wie wichtig Bakterien für unsere Gesundheit sind. Wir leben in Symbiose mit Tausenden Bakterienarten“, sagt Jillian Petersen vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Uni Wien. „Von pathogenen Bakterien wie Listerien weiß man längst, wie sie in den Wirt eindringen und in unseren Zellen den Stoffwechsel übernehmen. Doch von ,guten‘ Bakterien ist noch viel zu wenig bekannt“, so Petersen. Gemeinsam mit ihrem Team erforscht sie eine „gute“ Symbiose mit Bakterien.

Aber nicht am Menschen, sondern an kleinen Meeresmuscheln. Es gibt circa 500 Arten dieser Mondmuscheln: Die Art Loripes lucinalis wird zwei Zentimeter groß. „Jede dieser Mondmuschelarten lebt in Symbiose mit einer Bakterienart“, sagt die gebürtige Australierin. Elf Jahre forschte sie bereits in Bremen als Meeresbiologin, bevor sie 2014 nach Wien kam – unterstützt vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF), der für das achtjährige Projekt 1,6 Millionen zur Verfügung stellt.

 

Große Kiemen, kleiner Darm

Während andere Muscheln ihre Nahrung über die Kiemen aus dem Wasser filtern und die Tausenden Bakterienarten des Planktons dann als Schleimpaket zum Mund befördern, lassen Mondmuscheln in den Kiemen nur eine Bakterienart wachsen – genauer: in den Kiemenzellen.

Deswegen haben Mondmuscheln vergrößerte Kiemen und – weil sie weniger fressen müssen – einen zurückgebildeten Darm. „Die Bakterien in den Kiemenzellen geben an die Muschel Zucker ab“, so Petersen. Man weiß aber noch nicht, wie und mit welchen Zuckerarten die Bakterien die Muscheln „füttern“.

All das sind Fragen, die Petersens Team nun im Labor der Wiener Althanstraße herausfinden will. Ursprünglich stammen die hier gehaltenen Mondmuscheln – etwa 100 Stück – aus Elba. In sieben Metern Meerestiefe wurden die Exemplare gefunden und nach Wien transportiert. „Ich werde dieses Jahr auch nach Mauretanien in Afrika reisen, wo die gleiche Mondmuschelart vorkommt. Wir sind gespannt, ob die afrikanischen Exemplare dieselbe Bakterienart als Symbionten haben oder eine dort heimische Art“, sagt Petersen.

Bisher weiß niemand, wie die Muscheln, die bakterienfrei zur Welt kommen, ihre Symbionten finden. Frei im Meer schwebend wurden diese Bakterien noch nie entdeckt. Gibt es vielleicht ein kurzes Zeitfenster, in dem die kleinen Muschellarven die richtigen Bakterien aufnehmen, oder können Muscheln das ganze Leben lang besiedelt werden?

Die Wiener Forscher färben jetzt im Labor die Bakterien mit fluoreszierenden Farbstoffen, um sichtbar zu machen, welchen Weg sie in Richtung Kiemenzellen der Mondmuscheln nehmen. Immerhin ist der Mechanismus, wie „gute“ Bakterien in Wirtszellen eindringen und es sich dort gemütlich machen, sehr wichtig, um auch zu verstehen, wie Bakteriensymbiose etwa beim Menschen funktioniert. Und noch ein Mechanismus interessiert Mediziner: Wie hemmen die Muscheln das Bakterienwachstum, damit es nicht zu viele und gar schädlich werden? „Keine Muschel wird von den Bakterien überwachsen“, sagt Petersen. Vielleicht liefert die Mondmuschel nun Ideen für neue Antibiotika, die Bakterienwachstum verhindern.

 

Fressen giftige Substanzen

Spannend ist an den Bakterien auch, dass sie Schwefelwasserstoff für ihren Stoffwechsel benötigen. „Dieser ist für die meisten Lebewesen giftig“, sagt Petersen. Doch die Bakterien wandeln Schwefelwasserstoff in organische Substanzen um. „Dadurch können Mondmuscheln in der leicht giftigen Umgebung leben.“

Sie erhalten von den Bakterien nicht nur Zucker, sondern wahrscheinlich auch Stickstoff, der im Meer nur sehr schwer zugänglich ist. Auch hier will Petersen Aufklärungsarbeit leisten.

Die Aquarien in Wien wurden schon mit der richtigen Seegras-Art bepflanzt, die den Schwefelwasserstoff liefert: Beim Verfaulen der abgestorbenen Seegrasteile geben Bakterien auf natürliche Weise Schwefelwasserstoff ab. „Wir wollten nicht die giftige Substanz künstlich hinzufügen, sondern das Ökosystem so nachempfinden, dass die Bakterien und Muscheln natürliche Konzentrationen vorfinden“, erklärt Petersen.

Das Meereswasser wird im Binnenland Österreich übrigens wie eine Packerlsuppe geliefert: Getrocknete natürliche Meeressalze werden mit einer bestimmten Menge Leitungswasser gemischt, um die Meerestiere artgerecht zu halten. „Wir nutzen jetzt das gleiche Meerwasser wie das Haus des Meeres in Wien“, sagt Petersen.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 06.02.2016)

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