Mission "East Pacific Rise 9° North"

"East Pacific Rise 9° North" ist für die Meeresbiologinnen der Universität Wien ein vertrauter Begriff. Inmitten des Ozeans erhebt sich ein Vulkan, in dessen Krater in 2500 Metern Wassertiefe Hydrothermalquellen mit ihren heißen Schloten liegen. Diese schaffen das Umfeld für eine erstaunliche Symbiose zwischen dem Riesenröhrenwurm Riftia pachyptila und seinen Bakterien – den chemoautotrophen Symbionten Endoriftia persephone. Der Riesenröhrenwurm – aus der Familie der Bartwürmer – hat anstelle eines Verdauungssystems, einen mit chemoautotrophen Bakterien gefüllten Sack – den Trophosom – entwickelt: Nur dank dieser einzigartigen Partnerschaft – die bereits Thema von über 500 Publikationen war – können die Würmer im schwefelreichen Wasser überleben.

Drei Wochen untertauchen

Seit 1998 fährt das Team von Monika Bright vom Department für Meeresbiologie jährlich mit dem amerikanischen Forschungsschiff R/V Atlantis zu EPR 9°N. Mit dem Tiefsee U-Boot Alvin und Tauchroboter Jason wird dann untergetaucht, um die Proben für die Experimente zu holen – die auch der letzte Vulkanausbruch im Jahr 2006 nicht stoppen konnte. Dennoch gibt es noch einige offene Fragen. Deshalb startete die Forscherin mit ihrem Team am 4. Oktober 2011 in San Diego eine dreiwöchige Exkursion, um auf dem Forschungsschiff Atlantis einen tieferen Einblick in die Populationsgenetik des Symbionten zu gewinnen.

Gewiefte Bakterien

Die Genomanalyse der Bakterien Endoriftia hat bereits gezeigt, dass diese auf zwei verschiedenen Wegen Kohlenstoff fixieren, aber auch heterotroph – das heißt sie beziehen den nötigen Kohlenstoff aus bereits vorhandenen organischen Verbindungen – leben können. Doch nicht nur die Ernährungsweise, auch der Lebensraum ist vielseitig: Endoriftia sind nicht nur in Massen im Trophosom von verschiedenen Wirtsarten, sondern auch im Umgebungswasser und am Gesteinsboden des Vulkans zu finden.

Simulierter Tod

Wie die Bakterien die winzigen Wirtslarven infizieren, wurde schon vom Team geklärt. Ob und wie diese Symbionten nach dem Tod ihres Wirten wieder freigesetzt werden, ist eine der populationsgenetischen Fragen, die bei dieser Forschungsreise genauer untersucht werden soll: "Mit neu entwickelten Durchfluss-Hochdruckaquarien, in denen wir physikalisch-chemische Bedingungen regulieren können, simulieren wir den Tod des Wirts", erklärt Julia Klose, die ihre Dissertation im Rahmen des EU-Projektes "Symbiomics" schreibt.

Einzigartige Symbiose

"Obwohl der Zugang zu diesen Tieren in der Tiefsee technisch und logistisch extrem aufwendig ist, stellt dieses Modelsystem die am besten erforschte chemosynthetische Symbiose überhaupt dar", betont Monika Bright. "Darüber hinaus können wir diese Symbiose bis heute nicht züchten", fügt die Meeresbiologin hinzu. In "Oceanography and Marine Biology Annual Review" hat Bright bereits 2010 – zusammen mit Francois Lallier –ihre Forschungsergebnisse publiziert. (red)

Die Exkursion findet vom 4. bis 25. Oktober 2011 im Rahmen des FWF-Projekts "Trophosom Evolution bei Sibogliniden Symbiosen" und des EU - ITN Projekts "Symbiomics – Molekulare Ökologie und Evolution von bakteriellen Symbionten" unter der Leitung von Ao. Univ.-Prof. Dr. Monika Bright, der stellvertretenden Leiterin des Departments für Meeresbiologie, statt.