Gleicher Untermieter, anderer Lebensstil: Symbionten passen sich ihren Wirten an

Die Studie, veröffentlicht in The ISME Journal, beschäftigt sich mit Mondmuscheln: kleine und unscheinbare Muscheln im Meer, die zu den artenreichsten Tiergruppen gehören, die im Meer sogenannte chemosynthetische Symbionten beherbergen. Dadurch eignet sich diese Muschel-Bakterien-WG sehr gut, um zu untersuchen, wie Wirte die mikrobielle Aktivität ihrer Untermieter beeinflussen.

Für ihre Untersuchung sammelten Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen, der Universität Wien und der Universität der Antillen Mondmuscheln in Seegraswiesen des karibischen Archipels Guadeloupe. Dort leben drei verschiedene Arten von Mondmuscheln Seite an Seite, die alle denselben bakteriellen Symbionten als Untermieter haben. Die Symbionten nutzen Schwefelverbindungen aus der Umgebung, um Kohlenstoff zu fixieren, und ernähren damit ihren Wirt.

„Wir haben alle unsere Muscheln am selben Ort und zur selben Zeit gesammelt“, erklärt Erstautorin Carlotta Kück vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie. „So wussten wir, dass sie ähnlichen Umweltbedingungen ausgesetzt waren. Mögliche Unterschiede, die wir später beobachten, sind daher höchstwahrscheinlich auf ein unterschiedliches Zusammenspiel zwischen Wirt und Symbiont zurückführen.“

Zurück im Labor analysierten Kück und ihre Kolleginnen und Kollegen, welche Gene die Bakterien in den verschiedenen Muschelarten aktiv nutzten. „Obwohl die Bakterien genetisch nahezu identisch waren, verhielten sie sich je nach Wirt unterschiedlich“, so Kück.

Je nachdem, in welcher Muschelart sie lebten, aktivierten die Symbionten unterschiedliche Stoffwechselwege, um Kohlenstoff und Schwefel zu verarbeiten, sowie um sich zu teilen. Mit anderen Worten: Die Bakterien schalten offenbar je nach Wirt unterschiedliche Funktionen ein.

„Unsere Studie zeigt, dass Symbiosen viel dynamischer sind als bisher gedacht“, sagt Kück. „Selbst wenn der bakterielle Untermieter genetisch identisch ist, kann der Wirt entscheidend beeinflussen, wie er sich verhält und funktioniert.“

Verborgene Flexibilität mariner Symbiosen

Seegraswiesen gehören zu den wichtigsten Ökosystemen der Erde. Sie bieten Schutz und Lebensraum für viele Tiere, schützen Küsten vor Erosion und helfen bei der Regulierung des Klimas. Mondmuscheln und ihre bakteriellen Untermieter sind ein wichtiger Teil dieses Ökosystems und helfen, sie gesund zu halten. Ihre Symbiose hilft, Nährstoff wiederzuverwerten und sulfidreiche Sedimente zu entgiften, die sonst das Seegras schädigen würden.

Die neuen Ergebnisse lassen vermuten, dass sich eng verwandte Tierarten durch solche symbiotischen Partnerschaften denselben Lebensraum teilen können, indem sie ihre Symbionten unterschiedlich nutzen. „Die von uns beobachtete Flexibilität könnte erklären, warum sich die engen verwandten nicht ins Gehege kommen“, sagt Kück. „Indem sie ihre Untermieter unterschiedlich formen, schaffen sich die Wirte eine eigene ökologische Nische. Das zeigt eindrucksvoll, wie stark Symbiosen die Artenvielfalt fördert und erhält.“