Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität (FSU) Jena hat herausgefunden, wie einzellige Meeresorganismen und die Algen, die in ihnen leben, Stoffe austauschen. Dafür untersuchten die Wissenschaftler des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ Plankton-Kolonien aus dem offenen Mittelmeer. Das teilt die Universität mit.
Die Ergebnisse erklären, wie solche Lebensgemeinschaften auch dort überleben, wo es kaum Nährstoffe gibt. Sie sollen außerdem helfen, genauer zu berechnen, wie viel das Meer produziert und wie viel Kohlenstoff es speichert.
Die untersuchten Einzeller heißen Collodaria. Einige Arten bilden große Kolonien in den sonnendurchfluteten oberen Schichten des Ozeans. Darin leben Hunderte bis Tausende mikroskopisch kleine Algen. Fachleute nennen eine so enge Verbindung „Holobiont“.
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Zucker gegen Schutz
Die Studie zeigt nach Angaben der FSU eine klare Arbeitsteilung: Die Algen liefern über die Photosynthese Zucker. Dafür schützen die Collodaria sie und holen wichtige Nährstoffe für sie aus dem Meerwasser. Beide Partner profitierten davon.
Collodaria sind sehr empfindlich und lassen sich bisher nicht im Labor züchten. Deshalb forschte das Team direkt vor Ort.
Erstautorin Vera Nikitashina und Georg Pohnert, Professor für Analytische Chemie an der Universität Jena, sammelten frische Kolonien im offenen Ozean. Mit stabilen Isotopen markierten sie einzelne Stoffe und machten den Austausch zwischen Wirt und Algen so sichtbar. Die Forscher konnten verfolgen, wie die markierten Verbindungen weiterverarbeitet wurden und welche Stoffwechselwege aktiv waren. Die Experimente liefen im Mittelmeer, die chemischen Analysen danach in Jena.
„Zum ersten Mal konnten wir die chemische Natur der zwischen den Partnern ausgetauschten Verbindungen identifizieren“, sagt Pohnert. Die Algen lieferten Zucker aus der Photosynthese, der Wirt nehme schützende Verbindungen aus dem umgebenden Wasser auf. Diese Arbeitsteilung sei der Schlüssel dafür, dass Collodaria selbst in besonders nährstoffarmen Meeresregionen gedeihen könnten.
Auch für die Klimaforschung wichtig
Die Erkenntnisse sind laut Universität auch für die Klimaforschung relevant. Collodaria kommen weltweit vor und spielen eine zentrale Rolle in den biogeochemischen Kreisläufen der Erde. „Mit diesem Wissen können wir ökologische Modelle zur marinen Produktivität und Kohlenstoffspeicherung erheblich verbessern“, sagt Nikitashina. So ließen sich die Folgen menschlicher Eingriffe für die Meere künftig besser verstehen und vorhersagen.
Erschienen ist die Studie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“.
