Ein Forscherteam um Dr. Sebastian Hess vom Institut für Zoologie der Universität zu Köln hat eine sehr seltene und rätselhafte Dreier-Endosymbiose entdeckt, die aus einem Wimpertierchen, einer Grünalge und einem zuvor unbekannten Purpurbakterium besteht. Wie die Forscher durch Genomanalysen des pink-grünen Wimpertierchens herausgefunden haben, gehört das beteiligte Bakterium den sogenannten Schwefel-Purpurbakterien (Familie Chromatiaceae) an, hat jedoch die sonst typische Oxidation von Schwefelverbindungen aufgegeben. Das Genom des Purpurbakteriums ist stark reduziert und legt nahe, dass das Bakterium nun hauptsächlich im Dienste der Kohlenstoff-Fixierung steht und allein nicht mehr lebensfähig ist. Damit stellt die neue Bakterienart „Candidatus Thiodictyon intracellulare“ eine bemerkenswerte Ausnahme unter den bisher bekannten Schwefelpurpurbakterien dar. Der Artikel „A microbial eukaryote with a unique combination of purple bacteria and green algae as endosymbionts“ in dem renommierten Wissenschafts-Journal „Science Advances“ präsentiert diese neue Entdeckung und erklärt, wie das sauerstoffempfindliche Purpurbakterium mit Grünalge und Wimpertierchen zusammenlebt.

Das pink-grüne Wimpertierchen Pseudoblepharisma tenue bewohnt die sauerstoffarmen Sedimente des Simmelrieds, einem Moorsystem bei Konstanz am Bodensee. Seit einigen Jahren beobachtet der mit Dr. Hess befreundete Hobby-Mikroskopiker Dr. Martin Kreutz das Vorkommen dieser ungewöhnlichen Lebensform. Da sich das Wimpertierchen bis heute nicht im Labor vermehren lässt, hat sich zwischen Dr. Kreutz und den Kölner Forschern eine rege Zusammenarbeit entwickelt. Das frische Sediment wurde stets per Post nach Köln gesendet. Dort wurden Einzelzellen von Pseudoblepharisma tenue aus den Proben isoliert und mikroskopischen sowie genetischen Analysen unterzogen.

Der Erstautor der Studie, Dr. Sergio Muñoz-Gómez, hat die Einzelgenome der drei Symbiosepartner rekonstruieren können und die massive physiologische Reduktion der Purpurbakterien nachgewiesen. „Aus den verschiedenen Blickwinkeln, von Naturbeobachtungen bis zu dem Gen-Repertoire der Symbiosepartner, ergibt sich ein interessantes Bild. Durch die Symbiose ist ein zuvor noch nicht dagewesenes Mischwesen entstanden: Ein bewegliches und gefräßiges Wimpertier, welches zugleich in den tieferen, sauerstoffarmen Schichten des Gewässers Lichtenergie nutzt“, so die Forscher. „Die Algen scheinen dabei eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Innovation kommt stattdessen von den sauerstoffmeidenden Schwefelpurpurbakterien.“

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Zur Publikation:
https://advances.sciencemag.org/content/7/24/eabg4102

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