Die meisten Meere sind nährstoffarm. Hier kämpfen Organismen mit allen Mitteln um die knappen Ressourcen, etwa um Stickstoff und Eisen. Besonders kreativ begegnet Crocosphaera watsonii dem Mangel. Das Cyanobakterium betreibt tagsüber mit einem eisenhaltigen Metalloprotein Fotosynthese. Nachts verwendet es die gleichen Eisenatome, um atmosphärischen Stickstoff zu fixieren.

Ein Forscherteam um Mak Saito von der Woods Hole Oceanographic Institution untersuchte mit Massenspektrometern, welche Proteine in dem Bakterium zu verschiedenen Tageszeiten vorkommen. Sie stellten fest, dass ein Teil der für Fotosynthese zuständigen Moleküle nur tagsüber nachweisbar sind. Nachts wurden sie abgebaut, um das darin gespeicherte Eisen freizusetzen und das Stickstoff bindende Enzym Nitrogenase zu bilden. Mit dem ersten Tageslicht stellte Crocosphaera watsonii seinen Stoffwechsel mit demselben Eisen wieder auf die Lichtreaktion um.

Zwar würden die ständigen Proteinreaktionen viel Energie verschlingen. Diesen Nachteil könne das Bakterium jedoch ausgleichen, da es mit dem Recycling 40 Prozent weniger Eisen benötige. Dadurch könne es in einer noch eisenärmeren Umgebung um das Metall konkurrieren.

Stickstoff fixierende Bakterien wie Crocosphaera watsonii sichern in besonders nährstoffarmen Habitaten die Nahrungsgrundlage für die meisten anderen Organismen. Denn kaum 0,1 Prozent aller Mikroorganismen können das Gas in biologisch nutzbare Formen wie Ammoniak umwandeln. Ohne sie ist auch das Wachstum aller höheren Arten limitiert. (ku)