Räuberische Viren domieren die tiefe Biosphäre

Räuberische Organismen in der Tiefe

Viren im Meeresboden stellen den größten Anteil der tiefen Biosphäre

Wissenschaftler der Universität Oldenburg und des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ weisen in der aktuellen Vorab-Onlineausgabe des Journal of the International Society for Microbial Ecology (ISME v. 20.01.2014) nach, dass in extrem tiefen, alten und nährstoffarmen Meeressedimenten bis zu 225 mal mehr Viren als Mikroben leben. Damit stellen in diesen extremen Lebensräumen nicht mehr die bakteriellen Mikroorganismen die größte Fraktion der lebenden Biomasse dar, sondern Viren. Diese Viren übernehmen die Rolle der Räuber in diesem außergewöhnlichen Biotop.

Die Forscher fanden heraus, wie sich mit zunehmender Nährstoffarmut das Verhältnis von Viren zu Mikroben immer stärker hin zu den Viren verschiebt. „Schon seit einigen Jahren ist bekannt, dass die Masse aller lebenden Mikroben im Meeresboden mindestens genauso groß ist wie die der Bewohner der darüber liegenden Weltmeere“, sagt dazu Jens Kallmeyer vom GFZ. „Eine bisher vernachlässigte Unbekannte sind allerdings die Viren.“

In diesen extremen Lebensräumen übernehmen Viren die Rolle von räuberischen Organismen: Sie steuern die Größe und Struktur der mikrobiellen Population. Die überraschend hohe Zahl der Viren wird damit erklärt, dass die zwar kleine aber aktive Mikrobenpopulation permanent neue Viren produziert, diese aber länger erhalten bleiben weil die wenigen Mikroben weniger Enzyme produzieren, welche die Viren zerstören.

Bisherige Messungen im Meerwasser und oberflächennahen Sedimenten konnten zwar zeigen, dass Viren etwa zehnmal häufiger sind als Mikroben, aber aufgrund ihrer wesentlich kleineren Masse keine große Rolle bei der Gesamtmenge der lebenden Biomasse spielen. Außerdem wurde angenommen, dass hauptsächlich räuberische Organismen wie z.B. andere Einzeller, oder auch Würmer oder Schnecken die Größe der Mikrobenpopulation steuern. Die jetzt vorgestellten neuen Ergebnisse zeigen, dass diese einfachen Annahmen so nicht haltbar sind.

Engelhardt, T., Kallmeyer, J., Cypionka, H., & Engelen, B. (2014): „High virus-to-cell ratios indicate ongoing production of viruses in deep subsurface sediments”, ISME Journal. doi: 10.1038/ismej.2013.245; 20.01.2014

English version:

Predatory organisms at depth

Viruses within theocean floor comprise the greatest fraction of the deep biosphere

In the current issue of the Journal of the International Society for Microbial Ecology (ISME Journal, 20.1.2014) scientists from the University of Oldenburg and from the GFZ German Centre for Geosciences show that in deep, old and nutrient-poor marine sediments there are up to 225 times more viruses than microbes. In such extreme habitats viruses make up the largest fraction of living biomass and take over the role as predators in this bizarre ecosystem.

The scientists found that with decreasing nutrient levels the ratio between viruses and cells shifts more toward viruses. “For several years it has been know that the biomass of all microbes within the sea floor equals that of all life in the oceans above” reports Jens Kallmeyer from the GFZ. “Viruses, however, have been neglected previously”.

In these extreme environments viruses take over the role of predatory organisms: They control size and composition of the microbial community. The surprisingly high number of viruses can be explained by the fact that the small but active microbial community permanently produces new viruses that remain in the sediment for longer times because the few microbes produce fewer enzymes that can destroy viruses.

Previous measurements in seawater and surficial sediments showed that viruses are about ten times more abundant than microbes, but because of their much smaller biomass they did not play a major role in estimates of the total living biomass. Moreover, it was assumed that predators such as unicellular organisms, but also worms and snails control the size of the microbial population. The new results show that these simple assumptions are no longer valid.

Engelhardt, T., Kallmeyer, J., Cypionka, H., & Engelen, B. (2014): „High virus-to-cell ratios indicate ongoing production of viruses in deep subsurface sediments”, ISME Journal. doi: 10.1038/ismej.2013.245; 20.01.2014

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