Bakterielle Zellulose ermöglicht mikrobielles Leben auf dem Mars

Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen hat die Überlebenschancen von Kombucha-Kulturen unter marsähnlichen Bedingungen untersucht. Kombucha-Kulturen sind auch als Teepilze bekannt und werden zur Herstellung von Getränken verwendet. Zwar zerstörte die simulierte Mars-Umgebung die mikrobielle Ökologie der Kombucha-Kulturen, aber überraschenderweise überlebte eine Zellulose produzierende Bakterienart. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Frontiers in Microbiology erschienen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Projekts „Mission Biology and Mars Experiment“ (Biomex) hatten bereits 2014 mit Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation ESA Kombucha-Kulturen zur Internationalen Raumstation ISS geschickt. Ziel war es, mehr über die Robustheit der Zellulose als Biosignatur – der genomischen Architektur der Kombucha-Pilze – und das Resistenzverhalten unter extraterrestrischen Bedingungen zu erfahren. Nach anderthalb Jahren unter simulierten Marsbedingungen außerhalb der ISS wurden die Proben auf der Erde reaktiviert und weitere zweieinhalb Jahre kultiviert.

Der Leiter des Tierärztlichen Instituts der Universität Göttingen, Prof. Dr. Dr. Bertram Brenig, war im Team mit Forschern der Universität Minas Gerais in Brasilien für die Sequenzierung und bioinformatische Analyse der Metagenome der reaktivierten Kulturen und einzelner Kombucha-Pilze verantwortlich. „Auf der Grundlage unserer Metagenomanalyse haben wir festgestellt, dass die simulierte Marsumgebung die mikrobielle Ökologie von Kombucha-Kulturen drastisch gestört hat, aber die Zellulose produzierenden Bakterien des Genus Komagataeibacter überraschenderweise überlebten.“ Die Ergebnisse legen nahe, dass die von den Bakterien produzierte Zellulose wahrscheinlich für ihr Überleben unter extraterrestrischen Bedingungen verantwortlich ist. Sie liefern außerdem den ersten Beweis dafür, dass bakterielle Zellulose ein Biosignal für extraterrestrisches Leben sein könnte und Zellulose-basierte Pellikel ein gutes Biomaterial zum Schutz von Leben und zur Herstellung von Konsumgütern in extraterrestrischen Siedlungen sein könnten.

Ein weiterer interessanter Aspekt der Untersuchungen könnte die Entwicklung neuartiger Trägersysteme für Medikamente sein, beispielsweise in der Weltraummedizin. Ein weiteres Augenmerk lag auf Untersuchungen zu Veränderungen von Antibiotikaresistenzen: Das Forschungsteam konnte zeigen, dass die Gesamtzahl der Antibiotika- und Metallresistenzgene bei den exponierten Kulturen angereichert waren. „Dieses Ergebnis zeigt, dass den mit Antibiotikaresistenzen verbundenen Schwierigkeiten in der Weltraummedizin zukünftig besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte“, so die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Originalveröffentlichung: Daniel Santana de Carvalho et al. The Space-Exposed Kombucha Microbial Community Member Komagataeibacter oboediens Showed Only Minor Changes in Its Genome After Reactivation on Earth, Frontiers in Microbiology. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.782175.

Kontakt:

Prof. Dr. Dr. Bertram Brenig

Georg-August-Universität Göttingen

Tierärztliches Institut

Burckhardtweg 2, 37077 Göttingen

Telefon: +49 551 39-28383

E-Mail: bbrenig@gwdg.de

Internet: www.uni-goettingen.de/de/25263.html