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Horizontaler Gentransfer

Erfolg von rosa Bakterien in den Weltmeeren

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Dinoroseobacter shibae DSM 16493 im Erlenmeyer-Kolben
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Dinoroseobacter shibae DSM 16493 im Erlenmeyer-Kolben (Bild: Petersen, Leibniz-Institut DSMZ)

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DSMZ-Forscher haben jüngst herausgefunden, dass Bakterien der Roseobacter-Gruppe durch Plasmide wichtige genetische Eigenschaften, wie die Fähigkeit zur Photosynthese, untereinander austauschen können. Diese Art eines über die Artgrenze hinausgehenden horizontalen Gentransfers könnte es den Roseobakterien ermöglichen, neue ökologische Nischen schnell und effektiv zu erobern.

Braunschweig – Meeresbakterien der Roseobacter-Gruppe sind in den Ozeanen dieser Erde von den Tropen bis zur Antarktis weit verbreitet. Sie leben dort frei im Wasser, in Sedimenten und als Symbiose-Partner von Algen. Für ihre rosarote Färbung sorgen spezielle Photosynthese-Pigmente. Die marinen Bakterien zeichnen sich durch einen ungewöhnlich vielfältigen Stoffwechsel aus, der interessante Ansätze für biotechnologische Anwendungen eröffnet. Ihre Evolution zu rekonstruieren, ist für die Wissenschaftler ein Schlüssel, um das Geheimnis ihres ökologischen Erfolges zu verstehen. Forscher der Leibniz-Instituts DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen fanden jetzt heraus, dass Vertreter der Roseobacter-Gruppe durch Plasmide wichtige genetische Eigenschaften, wie die Fähigkeit zur Photosynthese, untereinander austauschen können. Diese Art eines über die Artgrenze hinausgehenden horizontalen Gentransfers könnte es den Roseobakterien ermöglichen, neue ökologische Nischen schnell und effektiv zu erobern.

Seit 2010 arbeiten die DSMZ-Wissenschaftler gemeinsam mit marinen Mikrobiologen, Ökologen, Biochemikern, Genetikern und Informatikern im Transregio 51 Roseobacter Sonderforschungsbereich. Ziel des Forschungsverbundes ist es, die evolutiven, genetischen und physiologischen Prinzipien zu verstehen, welche für den Erfolg dieser noch recht unerforschten Bakteriengruppe verantwortlich sind. Welches besondere genetische Rüstzeug haben diese Bakterien, um sich an die verschiedensten Lebensräume anzupassen?

Plasmide als Schlüssel zum Erfolg

Einem wichtigem Anhaltspunkt dazu kamen jetzt DSMZ-Forscher im Team um PD Dr. Jörn Petersen und Dr. Silke Pradella auf die Spur. Die Wissenschaftler untersuchen die Evolution und Bedeutung von sogenannten „Plasmiden“ innerhalb der Roseobacter-Gruppe, die dort in großer Anzahl und Vielfalt vorkommen. „Plasmide sind meist ringförmige DNA-Moleküle mit einer Größe bis zu einer Million Basenpaaren, die sich unabhängig vom Bakterienchromosom vervielfältigen. Natürliche Plasmide werden für so nützliche Eigenschaften wie die Stickstofffixierung genutzt. Sie sind aber auch für die Entstehung multiresistenter Krankenhauskeime verantwortlich", erklärt der Genetiker und Evolutionsbiologe Dr. Jörn Petersen.

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