Gefährdete Naturstoff-Apotheke im Korallenriff

In Korallenriffen wimmelt es nur so von Leben: Sie beherbergen ¨¹ber einen Drittel aller marinen Tier- und Pflanzenarten, obwohl sie nur weniger als ein Prozent des Meeresbodens bedecken. Doch diese immense Vielfalt ist durch die Erw?rmung der Weltmeere bedroht. Seit den 1950er Jahren ist schon die H?lfte des Korallenbestandes verschwunden. 

Aber nicht nur die f¨¹r das Auge sichtbaren Lebewesen sind gef?hrdet, sondern auch unz?hlige im Riff angesiedelte Mikroorganismen. Sie leben oft mit Korallen, Schw?mmen und anderen Riffbewohnern in einer Symbiose, von der beide Partner profitieren. Zur Verteidigung gegen Krankheitserreger, Fressfeinde und Konkurrenten produzieren sie ein riesiges Arsenal an Naturstoffen, das f¨¹r die Menschheit von grossem Nutzen sein k?nnte.  

Wie immens der Verlust dieser Natur-Apotheke w?re, belegt nun eine im externe Seite Fachjournal Nature ver?ffentliche Studie der ETH-Forschungsgruppen von Shinichi Sunagawa und J?rn Piel, in Zusammenarbeit mit Lucas Paoli von der EPFL und dem Tara Pacific Konsortium. Das Team identifizierte neue Arten von Mikroorganismen in Korallen und wies deren F?higkeit f¨¹r die Produktion von neuartigen Substanzen nach. 

Proben enthalten eine Vielfalt an Mikroben 

Hierf¨¹r untersuchten die Forschenden rund 800 Proben von Korallen, die vor zehn Jahren w?hrend einer Expedition des Forschungsschiffs Tara quer durch den Pazifik gesammelt wurden. Die meisten stammten von riffbildenden Feuer- oder Steinkorallen.  

Das Team sequenzierte zun?chst die Schnipsel von mikrobieller DNA, die in den Proben enthalten waren. Daraus setzten sie mithilfe von Hochleistungscomputern der ETH Z¨¹rich dann das Erbgut von 645 verschiedenen Arten von Bakterien und Archaebakterien zusammen. ?F¨¹r ¨¹ber 99 Prozent dieser Arten waren zuvor keine genomischen Informationen vorhanden, sie waren der Wissenschaft also nicht bekannt?, sagt Sunagawa.  

Jede Koralle hat eigenes Mikrobiom 

Ein Vergleich mit Wasserproben aus dem offenen Meer zeigte zudem, dass diese Mikroorganismen nicht ¨¹berall im Pazifik vorkommen, sondern nur im Riff zuhause sind. Und sie sind meist auf eine ganz bestimmte Art von Koralle spezialisiert, denn es fanden sich kaum ?berschneidungen zwischen den unterschiedlichen Korallengattungen. Laut Sunagawa leben die Mikroorganismen oft auf der Oberfl?che und in der Magenh?hle der Korallen. Gemeinsam mit dem Wirt bilden sie ein komplexes ?kologisches System, ?hnlich wie beim Haut- und Darmmikrobiom des Menschen.  

Erbgut enth?lt Anweisungen f¨¹r Naturstoff-Produktion 

Doch die Forschenden begn¨¹gten sich nicht mit der Beschreibung neuer Arten. Sie wollten auch untersuchen, welche interessanten biochemischen Substanzen die Mikroben m?glicherweise produzieren. Hierzu nahmen sie deren Erbgut genauer unter die Lupe und suchten dort nach Baupl?nen f¨¹r die Herstellung von Naturstoffen. Dabei stiessen sie auf einen bislang unentdeckten Schatz. 

?Wir haben im Erbgut der im Riff angesiedelten Mikroorganismen mehr Potenzial f¨¹r die Produktion von Naturstoffen gefunden als bisher im gesamten offenen Ozean?, so Sunagawa. Ein Grund daf¨¹r ist m?glicherweise die hohe Dichte an Lebewesen im Korallenriff: Wer an einem solchen Ort ¨¹ber eine vielseitige Palette an Abwehrstoffen verf¨¹gt, ist klar im Vorteil. 

Erst ein Bruchteil entdeckt  

Die Resultate sind f¨¹r Sunagawa aber nur der Anfang: ?In der aktuellen Studie haben wir Korallen aus drei verschiedenen Gattungen untersucht. Insgesamt sind aber mehrere hundert Gattungen mit mehreren tausend Arten bekannt.? Auch die Mikrobiome weiterer artenreicher Meeresorganismen wie Schw?mme, Weichtiere und Algen seien bislang nicht ausreichend erforscht. 

Das Ausmass dieser Wissensl¨¹cken, und die damit verbundenen Implikationen, finden die Forschenden besorgniserregend. Denn wenn die Biodiversit?t in Korallenriffen weiter abnimmt, bedeutet dies auch den unwiederbringlichen Verlust von tausenden zum allergr?ssten Teil unbekannten Arten von Mikroorganismen. 

?Die molekulare Erforschung von Korallenriffen birgt enorme M?glichkeiten f¨¹r biotechnologische oder medizinische Anwendungen?, so Piel. ?Wir stehen unter Zeitdruck, dieses Potenzial zu erschliessen und zu beh¨¹ten?, appelliert Sunagawa. Der Schutz der Korallenriffe m¨¹sse deshalb unbedingt auch das Mikrobiom mit einbeziehen.