Hunderttausende kleine Algen, eine Milliarde Bakterien, zehn Milliarden Viren – so viele Mikroorganismen enthält ein Liter Nordsee-Wasser durchschnittlich. Ein Team des Bremer Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie hat nun die Dynamik dieser Gemeinschaften im Frühjahr vor der Insel Helgoland analysiert.

Dabei entdeckten die Forschenden etliche bislang unbekannte Arten und Familien von Viren. Die könnten möglicherweise sogar den globalen Kohlenstoff-Haushalt beeinflussen.

Studie enthüllt neue Diversität von Flavophagen

Das Team um Nina Bartlau analysierte das Wasser vor Helgoland jeweils im Frühling 2017 und 2018. Dann lösen steigende Temperaturen und die stärkere Sonnenstrahlung die Frühjahrsblüte des Phytoplanktons aus, das vor allem aus Mikroalgen besteht. Gleichzeitig schnellt die Menge jener Bakterien in die Höhe, die die Algen zersetzen – darunter insbesondere Flavobakterien.

In der Überzahl: Die winzigen Viren drängen sich dicht um die ihre deutlich größeren Wirte, die Bakterien. Etwa zehn bis 45 Prozent der Bakterien im Meerwasser sind von Viren befallen.

© Quelle: Georg Krohne

Bei genetischen Analysen entdeckten die Forschenden neben den Bakterien massenhaft Viren, die Bakterien befallen – sogenannte Bakteriophagen. Bei manchen Arten überstieg die Zahl der Phagen-Genome die ihrer Bakterien-Wirte im April um das mehr als 450-Fache. Einen Monat später – im Mai – war die Phagen-Zahl dagegen wieder drastisch zurückgegangen.

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Im Labor kultivierten die Forschenden 44 auf Flavobakterien spezialisierte Phagen – sogenannte Flavophagen. Zwölf bislang unbekannte Arten ordneten sie nach genetischen Kriterien zehn neuen Viren-Familien zu. Zumindest einige davon sind den Forschern zufolge stabile Bestandteile der Mikrobengemeinschaft der Nordsee. „Diese Studie enthüllt nicht nur eine neue Diversität von Flavophagen, sondern strukturiert auch einen beträchtlichen Teil der bekannten marinen Flavophagen-Vielfalt in Familien“, schreibt das Team im „ISME Journal“, einem Fachjournal für Mikrobiologie.

Einfluss auf globalem Kohlenstoff-Kreislauf

„Trotz ihrer Bedeutung sind Viren eher selten ein Schwerpunkt der Meeresforschung“, wird Erstautorin Bartlau in einer Mitteilung ihres Instituts zitiert. „Meines Wissens liefern wir hiermit die erste Studie, die sich mit Viren an Flavobakterien, den häufigsten Bakterien in Frühjahrsblüten, in der Nordsee beschäftigt.“

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Das Verhältnis zwischen diesen Bakterien und Viren könnte möglicherweise sogar den globalen Kohlenstoff-Kreislauf beeinflussen: Denn Flavobakterien bauen Reste abgestorbener Algen ab und setzen damit das von diesen Organismen aus der Atmosphäre aufgenommene Kohlendioxid zum Großteil wieder frei. Flavophagen bremsen diesen Prozess. „Hier besteht eine mögliche Verbindung zwischen den Viren und dem globalen Kohlenstoff-Kreislauf, deren weitere Erforschung sicher sehr spannend wird“, sagt Bartlau.

RND/dpa