MicrobeThingsMacro - Mikroben ganz groß!

Was seht ihr vor eurem inneren Auge, wenn ihr an Mikroben denkt? Wahrscheinlich etwas kugeliges, rundes oder bohnenförmiges. Umso überraschter waren Forschende im Jahre 1980, als sie in einer Wasserprobe aus einem Salzwasserbecken auf ein kleines, lebendiges Quadrat trafen. 25 Jahre sollte es dauern bis Walsby’s square bacterium im Labor kultiviert werden konnte. In der heutigen Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß! finden wir heraus, warum Haloquadratum walsbyi eigentlich gar kein Bakterium ist, wie es sich vor Austrocknung in extrem salzhaltigen Wasserbecken schützt und wie ihm seine quadratische Form und winzige Gasbläschen bei der Energiegewinnung helfen.


Kapitel


00:00 – Intro


01:17 – Die Entdeckung von Hqr. walsbyi


03:17 – Kultivierungserfolg nach 25 Jahren


04:02 – Die Domänen des Lebens


05:12 – Wie Hqr. walsbyi hohen Salzkonzentrationen widersteht


06:48 – Warum das Quadrat praktisch und gut ist


09:20 – Fazit & Verabschiedung


Was ihr in dieser Folge lernen konntet…


Mit seiner ungewöhnlichen quadratischen Form überraschte Haloquadratum walsbyi Forschende in den 1980er. Dieser Mikrobe lebt in sehr salzhaltigen Gewässern und gehört zur Domäne der Archaeen, die erst in den 1990er Jahren neben den Eukaryoten (zu denen auch Menschen gehören) und den Bakterien anerkannt wurde. Über 25 Jahre vergingen zwischen der ersten Beschreibung und der erfolgreichen Isolation und Kultivierung der kleinen Quadrate. Heute wissen wir, wie sie es schaffen, die salzigen Bedingungen zu überleben und wie ihnen dabei auch ihre quadratische Form hilft. Halomucin, ein archaeles Protein schützt vor Austrocknung und Phagen. Die flache Form mit großer Oberfläche erlaubt eine effiziente Nährstoffaufnahme und Lichtabsorption. Gleichzeitig helfen gasgefüllte Vakuolen den Zellen bei der idealen Positionierung im Wasser.


Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.


Links & weitere Infos


Übersichtsseite zu Haloquadratum walsbyi inkl. Bildern


Erstbeschreibung von Hqr. walsbyi


Walsby, A.E. (1980), Nature, 283(5742), pp. 69–71.


Erste Erfolgreiche Kultivierung von Hqr. walsbyi


Bolhuis, H., Poele, E.M.T. and Rodriguez-Valera, F. (2004), Environmental Microbiology, 6(12), pp. 1287–1291.


Genomanalyse, formale Beschreibung und Details zur Lebensweise


Bolhuis, H. et al. (2006), BMC Genomics, 7, p. 169


Burns, D.G. et al. (2007), Int J Syst Evol Microbiol, 57(2), pp. 387–392.


Funktionsweise von Halomucin


Zenke, R. et al. (2015), Front Microbiol, 6, p. 249.


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In den kristallklaren Wassern vor Hawaii lauert eine tödliche Gefahr – zumindest, wenn man eine Garnele ist. Der Hawaiianische Zwergtintenfisch Euprymna scolopes ist ein nachtaktiver Jäger, der sich auf sehr ungewöhnliche Weise vor seinen eigenen Fressfeinden verbirgt: in dem er leuchtet. Diese sogenannte Gegenillumination zur Tarnung erreicht der kleine Tintenfisch allerdings nicht allein, sondern durch eine ungewöhnliche Symbiose mit dem lumineszenten Bakterium Aliivibrio fischeri. Wie diese beiden Meeresbewohner zusammenarbeiten und wie Aliivibrio fischeri dazu beigetragen hat, dass wir in Bakterien nicht nur als einsam herumschwimmende Lebewesen wahrnehmen, erfahrt ihr in der heutigen Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß!


Kapitel


00:00 – Intro


01:32 – Der Hawaiianische Zwergtintenfisch E. scolopes


02:25 – Tarnung durch Leuchten: Die Symbiose von A. fischeri und E. scolopes


05:04 – Wie das Leuchten von A. fischeri reguliert wird (Quorum Sensing)


08:36 – Erstbeschreibung von A. fischeri


09:20 – A. fischeri als Staatsmikrobe und Wassertester


10:23 – Fazit & Verabschiedung


Was ihr in dieser Folge lernen konntet…


Der Hawaiianische Zwergtintenfisch nutzt Gegenillumination, um sich vor Fressfeinden zu verbergen. Durch das Leuchten von Aliivibrio fischeri, die in seinem Leuchtorgan leben, imitiert er die Reflektionen von Mondlicht auf dem Wasser und wird dadurch nahezu unsichtbar. Das Leuchten von A. fischeri ist streng reguliert und an den circadianen Rhythmus des Tintenfisches angepasst. Die Bakterien stimmen sich untereinander durch einen Prozess ab, der sich Quorum Sensing nennt. Nur wenn genug von ihnen am selben Ort sind, beginnen sie zu leuchten.


Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.


Links & weitere Infos


Bilder, Videos und weitere Infos zu E. scolopes


Symbiose mit E. scolopes


Nyholm, S.V. and McFall-Ngai, M.J. (2021), Nat. rev. Microbiol., 19(10), pp. 666–679.


Visick, K.L., Stabb, E.V. and Ruby, E.G. (2021), Nat. rev. Microbiol., 19(10), p. 654.


Quorum Sensing in A. fischeri


Mandel, M.J. et al. (2012), Appl. Env. Microbiol., 78(13), pp. 4620–4626.


Septer, A.N. and Visick, K.L. (2024), J. Bacteriol. 206(5), pp. e00035-24.


Geschichte und Namensgebung


Urbanczyk, H. et al. (2007), Int. J. Syst. and Evol. Microbiol., 57(12), pp. 2823–2829.


Anwendung in Wasserqualitätstests


Backhaus, T. et al. (1997), Chemosphere, 35(12), pp. 2925–2938.


Erzinger, G.S. et al. (2018), Bioassays. Elsevier, pp. 241–262.


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Biologisch abbaubare Kabel, die unsere elektronischen Geräte mit Strom versorgen und dabei ganz aus Bakterien bestehen? Das klingt wie aus einem Science-Fiction Roman, ist aber näher an der Realität als man vielleicht denkt. In der heutigen Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß! beschäftigen wir uns mit Candidatus Electronema, einer Gattung von Kabelbakterien. Diese haben die Fähigkeit Elektronen aus sauerstoffarmen in sauerstoffreiche Sedimentschichten zu übertragen. Damit haben sie sich eine einzigartige ökologische Nische erarbeitet. Wenn ihr wissen wollt, wie das funktioniert und wie dieser Prozess genutzt werden kann, hört gerne rein!


Kapitel


00:00 – Intro


01:32 – Die Entdeckung von Candidatus Electronema


03:52 – Strom leiten als Überlebensstrategie


07:03 – Electronema als echtes Kabel


07:54 – Einsatz zur Bioremediation und Reduktion von Treibhausgasemissionen


09:44 – Fazit & Verabschiedung


Was ihr in dieser Folge lernen konntet…


Candidatus Electronema ist in der Lage Elektronen, also Strom, zu leiten. Dazu schließen sich zehntausende Bakterien zu einem mehrere Zentimeter langen, kabelartigen Filamenten zusammen. Ihre einzigartige Fähig erlaubt es Candidatus Electronema, im tiefen Sediment von Flüssen, Seen und Meeren zu überleben. Dort können sie auch in sauerstoffarmen Schichten Sulfide zur Energiegewinnung nutzen. Die anfallenden Elektronen werden dann entlang der Filamente in sauerstoffreiche Regionen transportiert, wo sie dann abgegeben werden können. In Zukunft könnte Candidatus Electronema in der Bioremediation zur Reinigung belasteter Gewässer, zur Reduktion von Treibhausgasemissionen im Reisanbau und eventuell als Basis für biobasierte elektronische Materialien eingesetzt werden.


Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier.


Links & weitere Infos


Entdeckung von Candidatus Electronema


Nielsen, L.P. et al. (2010), Nature, 463(7284), pp. 1071–1074.


Pfeffer, C. et al. (2012), Nature, 491(7423), pp. 218–221.


Nickel-haltige Proteinfasern leiten Elektronen


Boschker, H.T.S. et al. (2021), Nature Communications, 12(1), p. 3996.


Kabelbakterien in der Bioremediation


Dong, M. et al. (2024), Trends in Microbiology, 32(7), pp. 697–706.


Scholz, V.V. et al. (2020), Nature Communications,11(1), p. 1878.


Entdeckung weiterer Kabelbakterien-Arten


Hiralal, A. et al. (2025), Geomicrobiology, 91(5), pp. e02502-24.


 


Pressemeldung VAAM zur Mikrobe des Jahres 2024, inkl. Bildern


Kunstinstallation von Anna Pasco Bolta


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Im April 1862 tobt der amerikanische Bürgerkrieg in Tennesse. Verletzte Soldaten entdecken ein unheimliches Leuchten, den Angel’s Glow auf ihren Wunden, der dafür zu sorgen scheint, dass sich keine Infektionen bilden und Wunden schneller heilen. In dieser Folge von MicrobeThingsMacro – Mikroben ganz groß! gehen wir auf eine Spurensuche, die uns ins Erdreich führt. Wir schauen uns an, wie Photorhabdus luminescens eng mit Würmern und Pflanzen zusammenlebt, als Insektizid wirken kann und was das alles mit erfolgreicher Wundheilung zu tun hat.


Kapitel


00:00 – Intro


01:32 – Der Engelsglanz – Leuchtende Heilung in der Schlacht von Shiloh


03:49 – P. luminescens in Symbiose mit Fadenwürmern


06:37 – Wie P. luminescens Infektionen verhindern konnte


09:38 – Arbeitsteilung im Erdboden


11:02 – Fazit & Verabschiedung


Was ihr in dieser Folge lernen konntet…


Während der Schlacht von Shiloh im amerikanischen Bürgerkrieg 1862 trat das Phänomen des Engelsglanzes auf. Offene Wunden der Soldaten schienen grünlich zu leuchten und schneller zu heilen. Der Grund für den Engelsglanz ist vermutlich das Bakterium Photorhabdus luminescens, wie die Schüler Bill Martin und Jon Curtis ermitteln konnten. P. luminescens ist eigentlich ein Bodenbakterium, dass in Symbiose mit Fadenwürmern Jagd auf Insekten macht. Ein Teil einer Population geht aber auch eine enge Bindung mit Pflanzen ein. Für die Differenzierung ist ein hohes Maß an Koordination und Kommunikation erforderlich.


Die Folge zum Nachlesen findet ihr hier,


Links & weitere Infos


Allgemeine Artikel zum Phänomen des Angel’s Glow


https://www.thenakedscientists.com/articles/science-features/photorhabdus-luminescens-angels-glow


https://allthatsinteresting.com/angels-glow


Beschreibung von Photorhabdus luminescens und Symbiose


Clarke, D. J. (2008a). Microbiology Today, 35(4), 180–183. Clarke, D. J. (2008b). Cellular Microbiology, 10(12), 2369–2377. Dominelli, N. & Heermann, R. (2021). Freund oder Feind? — Die zwei Gesichter von Photorhabdus luminescens.


Toxine und Pathogenität


Daborn, P. J. et al. (2002). Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 10742–10747.


Unterschiede von Primär- und Sekundärzellen


Eckstein, S. et al. (2019). Appl. Environ. Microbiol., 85(24), e01910-19.


Eintrag im MicrobeWiki


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