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Jedes Sandkorn ist eine Metropole für Bakterien

04.12.2017

Auf einem einzelnen Korn leben bis zu 100.000 Mikroorganismen aus tausenden von Arten.

Sandkorn_David Probandt
Blick auf ein Sandkorn unter dem Fluoreszenzmikroskop: Die grünen Pünktchen sind eingefärbte Bakterien, die sich vor allem in Vertiefungen auf dem Sandkorn angesiedelt haben. (MPIMM/CC-SA BY 4.0)

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen an einem sonnigen Strand und lassen sich genüsslich den warmen Sand durch die Finger rinnen. Millionen von Sandkörnern. Was Sie sich dabei vermutlich nicht vorstellen: Gleichzeitig rieseln auch Zig Milliarden Bakterien zwischen Ihren Fingern hindurch. Denn einer Untersuchung von ForscherInnen des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen zufolge leben zwischen 10.000 und 100.000 Mikroorganismen auf jedem dieser Körnchen. Das bedeutet, dass ein einzelnes Sandkorn so viele Einwohner haben kann wie Flensburg oder Kaiserslautern!

Auch Bakterien ducken sich

Dass Sand ein dicht besiedelter und aktiver Lebensraum ist, ist schon länger bekannt. Nun beschreiben David Probandt und seine Kollegen erstmals, wie es genau auf einem einzelnen Körnchen Sand aussieht. Sie nutzten dazu Proben aus der südlichen Nordsee nahe Helgoland.

Die vielen Tausend Bakterien besiedeln die Sandkörner nicht gleichmässig. Während exponierte Flächen faktisch unbesiedelt sind, tummeln sich die Bakterien in Rissen und Kuhlen. „Dort sind sie gut geschützt“, erklärt Probandt.

„Wenn die Sandkörner vom Wasser umströmt und herumgewirbelt werden und aneinander reiben, finden die Bakterien in solchen Einbuchtungen ein sicheres Plätzchen.“ Auch vor Räubern, die die Oberfläche der Sandkörner nach Nahrung abgrasen, sind sie so einigermaßen sicher.

Beeindruckende Vielfalt

Doch nicht nur die Anzahl, auch die Vielfalt der Bakterien beeindruckt. „Auf jedem einzelnen Sandkorn fanden wir tausende verschieden Arten von Bakterien“, so Probandt.

Manche Arten und Gruppen von Bakterien finden sich auf allen untersuchten Sandkörnern, andere treten nur vereinzelt auf. „Mehr als die Hälfte der Bewohner gleicht sich auf allen Körnern. Wir vermuten, dass diese bakteriellen ‚Stammspieler’ auf jedem Sandkorn eine ähnliche Funktion ausüben“, erklärt Probandt. „Jedes Korn hat quasi die gleiche grundlegende Besetzung und Infrastruktur.“ Aus der Untersuchung eines einzelnen Sandkorns können die ForscherInnen also viel über die generelle bakterielle Vielfalt des Sandes erfahren.

Sandige Küsten sind riesige Filter

Die sandliebenden Bakterien spielen eine bedeutende Rolle für das Ökosystem Meer und die weltweiten Stoffkreisläufe. Da diese Bakterien beispielsweise Kohlenstoff und auch Stick­stoff aus dem Meerwasser und aus einströmenden Flüssen verarbeiten, wirkt Sand wie ein riesiger, reinigender Filter. Vieles von dem, was das Meerwasser in den Boden spült, kommt nicht wieder heraus.

„Jedes Sandkorn funktioniert wie eine kleine Bakterien-Vorratskammer“, erklärt Probandt. Es liefert den nötigen Nachschub, um die großen Stoffkreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und auch Schwefel am Laufen zu halten. „Wie auch immer die Bedingungen sind, denen die Bakteriengemeinschaft auf einem Sandkorn gerade ausgesetzt ist – durch die große Vielfalt ihrer ‚Stammspieler’ findet sich immer jemand, der die Substanzen aus dem Umgebungswasser verarbeitet.“

David Probandt bei der Probenahme. (Dr. Andreas Neumann, HZG)
David Probandt bei der Probenahme. (Dr. Andreas Neumann, HZG)
Nicht zu erahnen, wer hier alles wohnt: Sandkörner unter dem Binokular. (MPIMM)
Nicht zu erahnen, wer hier alles wohnt: Sandkörner unter dem Binokular. (MPIMM)

 

Originalveröffentlichung

Probandt, T. Eickhorst, A. Ellrott, R. Amann und Katrin Knittel (2017): Microbial life on a sand grain: from bulk sediment to single grains. The ISME Journal.

DOI:10.1038/ismej.2017.197

Veröffentlicht unter CC-SA BY 4.0

 

Weiterführende Information

Probandt, D., Knittel, K., Tegetmeyer, H. E., Ahmerkamp, S., Holtappels, M. und Amann, R. (2017): Permeability shapes bacterial communities in sublittoral surface sediments. Environ Microbiol, 19: 1584–1599. doi:10.1111/1462-2920.13676

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