Unter Strom

Bakterienketten als natürliche Stromkabel? Das klingt für kurze Distanzen plausibel, doch kaum über größere Entfernungen. Doch Forscher um Nils Risgaard-Petersen und Lars Peter Nielsen von der Universität Aarhus liefern nun gute Argumente für genau dieses Szenario: Bakterielle Stromkabel, die im Meeresboden zwischen aeroben und anaeroben Schichten vermitteln.

Im Jahr 2010 hatten Risgaard-Petersen und Nielsen berichtet, dass sie in Meeressedimenten einen Stromfluss beobachtet hatten, der biochemische Prozesse in den oberen, sauerstoffreichen Schichten mit denen in tiefer liegenden, sauerstofffreien Zonen koppelten. Bisher bekannte Transportmechanismen überbrücken jedoch nur Distanzen im Nano- bis Mikrometerbereich – hier handelte es sich aber um Abstände von Milli- bis Zentimeter. Wer oder was steckte dahinter?

Wie die Wissenschaftler im Labor erkundeten, lässt sich diese Stromlieferung unterbrechen: ein horizontal durchs Sediment gezogener Draht oder eine für Bakterien undurchlässige Membran verhinderten den Elektronentransport erfolgreich. Und ein genauerer Blick auf die tieferen, die so genannten sulfidischen Schichten, offenbarte ein dichtes Netz aus Bakterienfilamenten, die jeweils aus unzähligen Zellen bestanden und zum Teil Längen von bis zu 1,5 Zentimetern erreichten (hier in blau, nachträglich eingefärbte rasterelektronenmikroskopische Aufnahme).

Die Mikroorganismen zählen zur Familie der Desulfobulbaceae, die sowohl Schwefelwasserstoff produzieren als auch verarbeiten können. Dies tun sie im periplasmatischen Raum zwischen der inneren und der äußeren Membran. Interessanterweise ist diese äußere Membran bei den Bakterienkabeln rillenartig, so dass auf der Oberfläche der Mikroben regelrechte Röhren entstehen, die sich entlang aller Zellen der Filamente ziehen. Ihr Inhalt besteht aus überwiegend geladenen Molekülen: Hier könnte also der Elektronentransport stattfinden. Ob das auch stimmt, müssen weitere Experimente jedoch erst klären.

Nature 10.1038/nature11586, 2012