Die Ozeane sind voller Bakterien. Äußerlich sehen diese nahezu gleich aus, doch es gibt viele verschiedene Arten mit unterschiedlichen Lebensweisen. Daher analysieren Hanno Teeling, Bernhard Fuchs und Frank Oliver Glöckner vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen die Bakterienvielfalt in den Ozeanen mithilfe der Metagenomik. Dabei werfen sie zunächst das gesamte bakterielle Erbgut in einen Topf, entschlüsseln die DNA-Moleküle und ordnen den Genmix dann wieder einzelnen Bakteriengruppen zu.

Ein Becherglas mit Meerwasser wirkt auf den ersten Blick langweilig. Erst unterm Mikroskop eröffnet sich ein eigenes Universum aus Formen und Farben – die Welt des Kleinstplanktons. Vor allem Kieselalgen und Strahlentierchen sind unter dem Mikroskop echte Hingucker: Von Kreisen, Ovalen, Dreiecken und Quadraten bis hin zu filigranen Sternen finden sich zahllose geometrische Formen.

„Die größeren Einzeller sind zwar oft spektakulär, der weitaus größere Teil des Planktons besteht aber aus kleineren Bakterien“, sagt Frank Oliver Glöckner, Leiter der Arbeitsgruppe Mikrobielle Genomik und Bioinformatik am Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie. „Diese Bakterien lassen sich unter dem Mikroskop zwar kaum voneinander unterscheiden, sie sind aber tatsächlich in ihren Lebensweisen noch vielfältiger.“

Den Wissenschaftlern war die Artenvielfalt im Plankton lange Zeit ein Rätsel, stand sie doch im Widerspruch zu den gängigen Theorien der Ökologie. Denn im Gegensatz zu tropischen Regenwäldern mit ihren vielen ökologischen Nischen und jeweils unterschiedlichen Lebensbedingungen bieten die Ozeane lediglich riesige, vermeintlich eintönige Wasserkörper ohne klare räumliche Struktur. Als ökologische Nische werden sämtliche Faktoren aus der belebten und unbelebten Umwelt bezeichnet, die ein Organismus zum Überleben braucht.

Gemäß dem Konkurrenzausschlussprinzip können Arten, die um dieselbe ökologische Nische konkurrieren, nicht dauerhaft koexistieren: Früher oder später setzt sich die stärkere Art durch und verdrängt alle schwächeren Mitkonkurrenten. Wie kann also ein gleichförmiger Lebensraum wie der Ozean eine so große Artenvielfalt beherbergen? Warum wird das Plankton nicht von wenigen Arten dominiert?

„Dieses Planktonparadoxon wollen wir mit unserer Forschung lösen“, sagt Frank Oliver Glöckner. „Davor müssen wir jedoch die Biodiversität des Bakterioplanktons überhaupt erst einmal vollständig erfassen. Wir wollen wissen, welche Arten es gibt, wie häufig sie sind und welche Funktion sie im Ökosystem haben.“

Der Wissenschaftler des Bremer Max-Planck-Instituts setzt dabei auf neueste genomische und computerbasierte Techniken. Weil sich die Bakterien unter dem Mikroskop so stark ähneln, eignen sich nur die Unterschiede im Erbgut als sicheres Identifikationsmerkmal für einzelne Arten.

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http://www.mpg.de/5904614/meeresbakterien

Quelle: Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie  (07/2012)