Wieso Marine Mikrobiologie? Während zwei Dritteln der Erdgeschichte beherrschten die Mikroorganismen unseren Planeten und entwickelten im Ozean sowie in Binnengewässern komplexe Lebensgemeinschaften. Durch ihre fast vier Milliarden Jahre lange Evolutionsgeschichte haben die prokaryotischen Organismen, also Bakterien und Archaeen, eine enorme Stoffwechselvielfalt entwickelt. Noch heute sind es die Mikroorganismen, die die vielfältigen Prozesse zum Abbau organischer und anorganischer Substanzen katalysieren. Dabei spielen sie eine Schlüsselrolle für die Steuerung der globalen Stoffkreisläufe und tragen dazu bei, dass unsere Erde weiterhin bewohnbar bleibt. Sie sorgen auch dafür, dass fast alle Abfallprodukte im Meer abgebaut und recycelt werden, damit sich giftige Verbindungen nicht ansammeln und so weder Tiere noch Pflanzen gefährden.
Obwohl die Marine Mikrobiologie kein neues Forschungsgebiet ist, wissen wir noch sehr wenig über die Mikroorganismen im Meer und ihre funktionelle Bedeutung. Nur etwa ein Prozent der Mikroorganismen sind heute bekannt, aber ständig werden neue Arten mit neuen Fähigkeiten entdeckt. Beispiele solcher Entdeckungen sind die Symbiosen von Archaeen und Bakterien, die das Treibhausgas Methan tief im Meeresboden mit Hilfe von Sulfat abbauen. Obwohl dieser Schlüsselprozess im globalen Kohlenstoffkreislauf lange bekannt war, sind erst heute die beteiligten Mikroorganismen identifiziert. Ein anderes Beispiel ist die Anaerobe Ammonium-Oxidation, kurz Anammox, mit Nitrit oder Nitrat: ein neu entdeckter Prozess, der vielleicht die wichtigste Stickstoff-Senke im ozeanischen Nährstoffkreislauf darstellt. Die verantwortlichen Anammox-Mikroorganismen wurden in den 90er Jahren in einer industriellen Kläranlage entdeckt. Und die erfolgreiche Suche nach ähnlichen Bakterien im Meer eröffnete ganz neue Perspektiven zur Regulierung der marinen Stickstoffbilanz.
Diese Beispiele zeigen, wie die Erforschung der Prozesse im Meer und der Mikroorganismen im Labor in Wechselwirkung unser Wissen über die Stoffkreisläufe und Lebensbedingungen voranbringt. Am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie arbeiten Mikrobiologen, Molekularbiologen und Biogeochemiker zusammen, um das mikrobielle Leben im Meer zu verstehen. Der Fokus ist dabei die Sauerstofffreie Welt unterhalb der Sedimentoberfläche, weil hier interessante und noch wenig bekannte Lebensformen vorkommen, die eine entscheidende Rolle für die Kopplung der Stoffkreisläufe spielen – und dadurch für die Chemie der Ozeane. Die Forscher am Institut decken eine große Palette an Fachrichtungen und Expertisen ab: von Mikrosensoren bis Mikrobiologie, von Geochemie bis Genomanalyse und von Molekularökologie bis mathematische Modellierung.
