Korallen gehen häufig Symbiosen mit einzelligen Algen oder Bakterien ein, die im Inneren der Nesseltiere leben. Doch das meiste Wissen zu diesen ungewöhnlichen Lebensgemeinschaften stammt aus Flachwasser-Gebieten. Nun haben Meeresbiologen auch Tiefseekorallen auf „Mitbewohner“ hin untersucht und dabei zwei bislang unbekannte Bakterien-Spezies entdeckt. Sie besitzen einige ungewöhnliche Eigenschaften, darunter ein extrem kleines Genom. Dies deutet darauf, dass die symbiontischen Bakterien ohne ihren Wirt nicht mehr lebensfähig sind.
Aufgrund ihrer festen, riffbildenden Skelette werden Korallen häufig für Pflanzen oder leblosen Stein gehalten. Doch es handelt sich bei ihnen um Nesseltiere, die außerdem oft Symbiosen mit Einzellern wie Algen oder Bakterien eingehen. So beherbergen tropische Flachwasser-Korallen zum Beispiel meist sogenannte Zooxanthellen – Photosynthese betreibende Algen, die ihren Wirt im Gegenzug für das sichere Dach über dem Kopf mit Kohlenhydraten versorgen. Wie hingegen die Symbiosen von Tiefseekorallen fernab des Sonnenlichts aussehen, ist bislang nur in Teilen verstanden.
Auf Bakteriensuche in der Tiefsee
Im Golf von Mexiko haben Forschende um Samuel Vohsen von der Pennsylvania State University diese Wissenslücke nun teilweise geschlossen. Über vier Jahre hinweg nahm das Team dort Proben von Korallenkolonien der Art Callogorgia delta und untersuchte die Nesseltiere auf einzellige Mitbewohner hin. Korallen dieser Spezies wachsen entlang des Kontinentalhangs zwischen 400 und 900 Metern Tiefe und gehören damit zu den an kühleres, dunkleres Wasser angepassten Tiefseekorallen. Die Riffe dieser Korallen schaffen Lebensraum für andere Tiere wie Schlangensterne und dienen unter anderem als Eiablage-Stätte für den Kettenkatzenhai (Scyliorhinus retifer).
Wen aber beherbergen die Tiefsee-Korallen innerhalb ihres Skeletts? Vohsen und seine Kollegen fanden eine vielfältige Mikroben-Gemeinschaft im Inneren von Callogorgia delta vor – darunter auch zwei bislang gänzlich unbekannte Bakterienspezies aus der Gruppe der Mollicutes. Das Team hat ihre Neuentdeckungen auf die Namen Oceanoplasma callogorgiae und Thalassoplasma callogorgiae getauft und sie einer eigenen, neu kreierten Bakterienfamilie zugeordnet: den Oceanoplasmataceae. Nähere Analysen enthüllten die ungewöhnlichste Eigenschaft dieser Familie: ein winziges Genom. Während Thalassoplasma gerade einmal 385 Gene besitzt, die Proteine für unterschiedliche Stoffwechselfunktionen codieren, sind es bei Oceanoplasma sogar nur 359. Zum Vergleich: Das Darmbakterium Escherichia coli besitzt mehr als 4.000 solcher Gene, wir Menschen rund 21.000.
Parasit oder Nützling?
„Diese Bakterien haben noch nicht einmal Gene für einen normalen Kohlenhydrat-Metabolismus, also um aus Kohlenhydraten Energie zu gewinnen – etwas, das eigentlich jedes Lebewesen hat“, erklärt Seniorautorin Iliana Baums von der Universität Oldenburg. Wie zusätzliche Untersuchungen ergaben, können die beiden neu entdeckten Mikroben lediglich die Aminosäure Arginin als Energiequelle verwenden. Sie erhalten sie von der Wirtskoralle. „Aus dem Abbau der Aminosäure lässt sich jedoch nur sehr wenig Energie gewinnen. Dass den Bakterien das zum Leben reicht, ist wirklich erstaunlich“, betont Baums. Auch andere essenzielle Nährstoffe erhalten die Bakterien offenbar von ihrem Wirt.
Was aber erhält die Wirtskoralle im Gegenzug für ihre großzügigen Nährstoffspenden? Vohsen und seine Kollegen sind noch unsicher, ob es sich bei den beiden neuen Bakterienspezies um gleichwertige „Mitbewohner“ oder doch um Parasiten handelt, die von der Koralle profitieren, ihr aber nichts zurückgeben. Falls sich die Mikroben revanchieren, dann womöglich, indem sie der Koralle durch den Abbau von Arginin Stickstoff zur Verfügung stellen. Dieser ist in den Meerestiefen Mangelware. Vielleicht schützen die Bakterien die Koralle aber auch aktiv vor Krankheitserregern. Darauf deuten zumindest verschiedene Verteidigungsmechanismen im Genom der Bakterien hin, mit denen sie fremdes Erbgut entfernen können. Dazu würde auch passen, dass die Bakterien in einer gallertartigen Gewebeschicht der Koralle leben, durch die einerseits Nährstoffe transportiert werden, die andererseits aber auch der Immunabwehr dient.
Quelle: Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg; Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-024-53855-5
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