Enzymatische Zersetzung von Biokunststoff Natürliches Bioplastik ernährt Wurm im Ozean

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Ein Meereswurm ohne Darm steht im Zentrum einer Studie von Forschern des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie. Seine Besonderheit: Er verdaut natürliches Bioplastik über Mikroben in seiner Haut. Und damit ist er wohl nicht allein: Eine Genanalyse zeigte, dass zahlreiche weitere Tiere so genannte PHA-Kunststoffe abbauen können.

Bioplastik gilt oft als moderne Erfindung. Dabei stellen Mikroorganismen solche Stoffe schon seit langem her. Viele Bakterien und Archaeen produzieren so genannte Polyhydroxyalkanoate, kurz PHAs. Natürliche Kunststoffe wie diese dienen den Organismen als Kohlenstoff- und Energiequelle für schlechte Zeiten, gespeichert in ihren Zellen.

Bisher nahm man an, dass nur die Mikroorganismen selbst diese Speicherstoffe wieder abbauen können. Forschende am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen zeigen nun: Auch Tiere besitzen dafür die nötigen Werkzeuge. In einer neuen Studie beschreiben die Wissenschaftler Enzyme, mit denen Tiere – von Meereswürmern und Seesternen bis hin zu Landbewohnern wie Regenwürmern – mikrobielle PHAs zerlegen können. Über diesen bislang übersehenen Weg kann also Kohlenstoff von Mikroorganismen in tierische Nahrungsketten gelangen.

Wurm mit Untermietern

Die Entdeckung begann mit einem ungewöhnlichen Meereswurm: Olavius algarvensis. Dieser kleine Wurm hat weder Mund noch Darm. Stattdessen lebt er von verschiedenen Bakterien, die direkt unter seiner Haut sitzen. Der Wurm „züchtet“ diese symbiontischen Untermieter gewissermaßen in seinem Körper – und verdaut sie, wenn er Nahrung braucht. „Einer der bakteriellen Symbionten des Wurms speichert enorme Mengen Kohlenstoff in Form von PHA“, sagt Nicole Dubilier, Direktorin am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie und Autorin der Studie. „Wir wollten wissen, ob der Wurm einen Weg gefunden hat, diese energiereiche Reserve zu nutzen.“

Die Antwort lautet: Ja. Das Team fand im Wurm ein Enzym, das mikrobielle PHAs in kleine Bausteine zerlegt. Diese Moleküle können die Tiere anschließend nutzen. Hochauflösende Aufnahmen zeigten zudem, dass das Enzym genau dort gebildet wird, wo der Wurm seine Symbionten verdaut. Das lässt vermuten, dass der Wurm das von seinen Symbionten produzierte PHA nutzen kann.

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Verwandte Enzyme in anderen Tieren

Die Forschenden suchten dann in Genomdaten aus dem gesamten Tierreich nach ähnlichen Enzymen – und wurden überraschend oft fündig. Sie entdeckten verwandte Enzyme in mehr als 66 Tierarten aus neun verschiedenen Tierstämmen. Laborexperimente bestätigten, dass auch Enzyme aus sehr weit entfernten Tiergruppen, darunter ein Schwamm, ein Regenwurm und ein Springschwanz, mikrobielle PHAs abbauen können. „Das war die eigentliche Überraschung“, sagt Erstautorin Caroline Zeidler vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie. „Es begann mit einem einzelnen Meereswurm und fand sich dann in ganz unterschiedlichen Tieren.“

Bioplastik kann auch Nahrung für Tiere sein, wahrscheinlich schon seit Hunderten von Millionen Jahren, und wir entdecken das erst jetzt.

Maggie Sogin, Assistenzprofessorin an der University of California

Mikrobielle PHAs kommen weltweit in Böden, Sedimenten und Gewässern vor. Sie werden von Mikroorganismen gebildet, wenn sie überschüssigen Kohlenstoff für eine spätere Nutzung speichern. Sie gehören zu den wenigen natürlich vorkommenden Kunststoffen, die vollständig biologisch abbaubar sind. Da PHAs zunehmend als nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen hergestellt werden, ist es wichtig, ihren natürlichen Abbau zu erforschen und zu verstehen.

Die Studie von Dubilier und ihrem Team lässt vermuten, dass Tiere neben Mikroorganismen am Abbau dieser natürlichen Biokunststoffe beteiligt sein könnten. Vor allem aber zeigt sie, dass Tiere auf eine mikrobielle Kohlenstoffreserve zugreifen können, von der man bisher dachte, dass sie nicht nutzbar sei. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese mikrobiellen Speicherstoffe nicht nur Nahrung für Mikroben sind“, sagt Autorin Maggie Sogin, die einen Großteil der Studie am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie durchgeführt hat und inzwischen als Assistenzprofessorin an der University of California, Merced, tätig ist.

Noch ist offen, wie stark dieser Prozess in der Natur zum Kohlenstoffkreislauf beiträgt. Die Entdeckung liefert aber neue Einblicke in das Zusammenspiel von Mikroorganismen und Tieren – und zeigt einmal mehr, dass ungewöhnliche Organismen völlig unerwartete biologische Fähigkeiten ans Licht bringen können.

Originalpublikation: Caroline Zeidler, Harald Gruber-Vodicka, Dolma Michellod, M. Grace D’Angelo, Stefan Becker, Henry Berndt, Juliane Wippler, Marlene Violette, Manuel Kleiner, Alba Porta-Fidalgo, Rebekka S. Janke, Kristina Weinert, Manuel Liebeke, Nicole Dubilier, Maggie Sogin: Animal degradation of microbial storage polyhydroxyalkanoates, Nature Ecology & Evolution; 13 August 2026; DOI: 10.1038/s41559-026-03153-8