Ein Forschungsteam des Exzellenzclusters "Balance of the Microverse" an der Friedrich-Schiller-Universität Jena konnte erstmals eine große Bandbreite von Bakterien der schwer kultivierbaren Candidate Phyla Radiation systematisch aus Grundwasser anreichern. Dabei zeigte sich eine überraschende Anpassungsfähigkeit der Bakteriengruppe. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forschenden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Microbiome".

Bakterien der Candidate Phyla Radiation (CPR) gehören zu den am weitesten verbreiteten, aber am wenigsten erforschten Mikroben im Grundwasser. Sie machen dort bis zu 50 Prozent der Bakteriengemeinschaft aus. Versuche, diese Bakterien im Labor zu kultivieren, sind eine Herausforderung, da ihre Populationen unter Laborbedingungen oft nicht überleben.
Ein Team um Nachwuchsgruppenleiter Dr. Martin Taubert vom Exzellenzcluster "Balance of the Microverse" der Universität Jena hat nun erstmals Bedingungen identifiziert, unter denen Vertreter aus sechs Klassen der CPR im Labor angereichert werden können. Dadurch war es möglich zu zeigen, dass diese Mikroben deutlich flexibler sind als bisher angenommen und unter verschiedenen Nährstoffbedingungen überdauern.

Neue Einblicke in die Lebensweise von CPR-Bakterien

Neben methodischen Grundlagen präsentiert die jetzt veröffentlichte Studie auch neue biologische Erkenntnisse: CPR-Bakterien wachsen nicht nur in sauerstoffarmen, sondern auch unter sauerstoffreichen Bedingungen. Ergänzende Genomanalysen zeigen zudem, dass zahlreiche Vertreter dieser Gruppe Gene für sauerstoffabhängige Stoffwechselprozesse besitzen. Damit wird das bisherige Bild infrage gestellt, wonach CPR ausschließlich auf eine sauerstofffreie, gärende Lebensweise beschränkt sind.

"Weil diese Bakterien so häufig vorkommen und in enger Abhängigkeit von anderen Mikroorganismen leben, haben sie wahrscheinlich einen starken Einfluss auf die Gemeinschaften im Grundwasser", erklärt Dr. Martin Taubert. "Um herauszufinden, wie sich ihre Aktivität auf die wichtigen ökologischen Prozesse im Grundwasser auswirken, ist ihre Anreicherung im Labor ein essenzieller Ausgangspunkt."

Grundlagen für zukünftige Forschung

Die Studie zeigt, wie wichtig es ist, auch schwer zugängliche Mikroorganismen in den Fokus zu rücken. Viele Schlüsselfunktionen von Ökosystemen beruhen auf Mikroben, die sich im Labor bislang kaum untersuchen ließen. Mit den nun identifizierten Bedingungen für die Anreicherung und ersten biologischen Erkenntnissen zu CPR können künftige Forschungen systematisch an diese Ergebnisse anknüpfen. Langfristig trägt dies dazu bei, zentrale ökologische Prozesse im Grundwasser besser zu verstehen.