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Mikrobiologie Zeitbombe im Meer

Norwegische Wissenschaftler machten eine unerwartete Entdeckung: In Weltmeeren und Binnengewässern wimmelt es von Viren.
aus DER SPIEGEL 37/1989

Die untersuchten Stichproben stammten aus norwegischen Fjorden, aus dem Nordatlantik, der Barentssee, der Chesapeak Bay und aus einem westdeutschen Binnensee. Wahrscheinlich nur ein Virus, im Höchstfall aber zehn Viren, so hatten die norwegischen Mikrobiologen von der Universität in Bergen erwartet, würden sich jeweils in einem Milliliter Wasser finden. Doch dann tat sich, unter der 100 000fachen Vergrößerung durch Elektronenmikroskope, vor den Augen der Wissenschaftler eine ungeahnte Welt auf.

Bis zu 250 Millionen Viren, so ermittelten sie mit Hilfe von Spezialmethoden, bevölkern jeweils ein Tausendstelliter Wasser. Schon in einem einzigen Teelöffel Wasser tummeln sich weit über eine Milliarde der kugeligen, faden- oder stäbchenförmigen Nukleinsäureklumpen, die keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und zur Vermehrung auf Wirtszellen angewiesen sind. »Small is plentiful«, kommentierte in Anlehnung an einen gängigen Slogan die britische Wissenschaftszeitschrift Nature: Die Untersuchung der Norweger eröffnet einen unverhofften Blick in den überbordenden Mikrokosmos der Gewässer.

Erst seit wenigen Jahren dringen Meeresbiologen mit verfeinerten Instrumenten in die unsichtbaren Sphären der marinen Lebenswelt ein. Das Bild vom Ökosystem Wasser wandelte sich im Verlauf dieser Spurensuche radikal.

Mikroorganismen im Nanometer(Millionstelmillimeter-)Bereich wie Bakterien, Algen oder Protozoen (Einzeller) bilden demnach den weitaus größten Teil der aktiven Biomasse unter Wasser. Verglichen mit den Myriaden einzelliger Kleinstlebewesen, stellen Meeresbewohner, die mit bloßem Auge zu erkennen sind, nur eine Quantite negligeable dar: »Fische und Wale zu zählen«, so umschreibt es Farooq Azam von der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Kalifornien, »lohnt sich kaum.«

Die Studie der Norweger zeigt erneut, daß es eine lineare Nahrungskette im Wasser - vom Plankton über Schalentiere bis zu Fischen - nicht gibt. Denn kein Sieb oder Filter eines größeren Lebewesens wäre fein genug, die mikroskopisch kleinen Einzeller als Nahrungsquelle aus dem Wasser zu fischen. Allenfalls ein kleiner Teil des gesamten Stoffkreislaufs unter Wasser, so das mittlerweile übereinstimmende Urteil der Experten, mündet in die Nahrungspfade von höheren Pflanzen und Tieren.

Das Treiben der sogenannten primitiven Einzeller oder niederen Organismen im Mikrokosmos der Gewässer hat die Forscher längst in seinen Bann gezogen. »Die kleinen Kerle bewegen die Welt«, konstatiert John Sieburth von der University of Rhode Island. Das marine Leben auf seiner untersten Stufe, befindet auch Evelyn B. Sherr, Expertin für Mikroökologie am Meeresinstitut der University of Georgia in Sapelo Island, sei »ungeheuer komplex«. Die Bewohner dieses Mikrokosmos, so schreibt sie, glichen »Lebewesen von einem anderen Stern«.

Das bizarre Gewusel ist auch aus aktuellem Anlaß von Interesse. Die unübersehbaren Massen einzelliger Kleinstlebewesen binden wie ein gewaltiger Schwamm den größten Teil des Kohlenstoffes der Erde. Von ihrer weiteren Aufnahmefähigkeit wird es abhängen, ob Teile des Kohlendioxids in der Atmosphäre von den Weltmeeren absorbiert werden, was den gefürchteten Treibhauseffekt abschwächen würde.

Ein Fenster in die verwirrende Vielfalt der Hypothesen und Möglichkeiten haben jetzt die norwegischen Wissenschaftler mit ihrer Virenzählung geöffnet. »Wenn die Zahl der Viren so groß ist«, bemerkte die Biologin Mary E. Silver von der University of California in Santa Cruz zu dem überraschenden Ergebnis des Projekts, »dann stellt sich automatisch die Frage, was die da alle tun.« Einige Antworten darauf haben die Mikrobiologen von der Universität Bergen, unter ihnen Mikal Heldal, schon geliefert.

Die Virenschwärme, so vermuten sie, halten als natürlicher Gegenpart Bakterienpopulationen in Schach, von denen die Meeresforscher bisher annahmen, sie würden auf den Unterwasserwiesen von Protozoen abgeweidet.

Etwa ein Drittel der im marinen Mikrokosmos lebenden Bakterien erleidet, wie das norwegische Team errechnete, tagtäglich eine tödliche Virusattacke, bei der die Angreifer den befallenen Gastzellen ihr eigenes Programm aufzwingen und sie dazu bringen, Bausteine für die Bildung neuer Viren herzustellen.

Auch für die großen Mengen frei im Wasser treibender DNS ließe sich nach dem Virencount eine einleuchtende Erklärung finden: Die genetischen Schnipsel, glauben die Forscher, sind die Überreste des von Viren verursachten Bakteriensterbens, und nicht, wie bisher angenommen, Überreste vom Mittagsmahl der Protozoen.

Bedeutsamer noch, auch für die Gesundheit der Menschen, ist eine weitere Erkenntnis der Norweger: Die Viren sind in der Lage, Teile der Erbinformation aus befallenen Bakterienzellen mitzunehmen und sie zur nächsten Bakterie zu transportieren. Sie fungieren gleichsam als Genbrücken, auf denen sich genetische Steuerungsbefehle massenhaft austauschen lassen.

Über die Konsequenzen dieses bisher quantitativ weit unterschätzten Gentransfers läßt sich einstweilen nur spekulieren. Denkbar wäre, daß die natürlich vorkommenden Bakterien dadurch eher in die Lage versetzt werden, Ölteppiche oder Chemikalien - den maritimen Müll der Zweibeiner - als eine Art unsichtbare Putztruppe aus den Gewässern zu beseitigen.

Aber auch das Gegenteil ist möglich: Die schädlichen Eigenschaften von gentechnisch veränderten Bakterien oder von Bakterien, die mit Industriemüll und giftigen Abfallstoffen in die Umwelt gelangen, könnten sich stärker als bisher vermutet in harmlosen Bakterienpopulationen ausbreiten und diese in Killerschwärme verwandeln.

Zwar haben die neuen Erkenntnisse des norwegischen Teams auch gezeigt, daß »natürliche gentechnische Experimente in Bakterienpopulationen offenbar schon seit Äonen von Jahren stattfinden«, wie die amerikanische Mikroökologie-Forscherin Evelyn Sherr formulierte. Doch für gegenwärtige oder zukünftige Generationen von Umweltverschmutzern und Genmanipulateuren könnten sich die Virenmassen im Wasser als Sprengstoff erweisen. Sherr: »Alles ist offen.« f

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