Hydrocarbonoclastic Bacteria

Hydrocarbonoclastic bacteria (HCB, auf deutsch etwa "Kohlenwasserstoff-aufbrechende Bakterien") sind eine Gruppe von Bakterien, die aufgrund ihrer ökologischen Potenz zur Nutzung von Kohlenwasserstoffen als ausschließliche Kohlenstoffquelle zusammengefasst werden. Sie sind dadurch in der Lage, komplexe Kohlenwasserstoffe enzymatisch aufzubrechen und abzubauen und spielen entsprechend in der Beseitigung von Ölverschmutzungen, vor allem beim Abbau von Rohöl, in marinen und terrestrischen Ökosystemen eine große Rolle.

Lebensweise

HCB entwickelten sich wahrscheinlich als Spezialisten zum Abbau von Kohlenwasserstoffen im Bereich von natürlich auftretenden Erdölquellen in marinen Ökosystemen. Sie sind in der Lage, mit Hilfe von verschiedenen Enzymen und darauf basierenden Abbauketten komplexe Kohlenwasserstoffe zu spalten und als Energiequelle zu nutzen. Dabei haben sich die unterschiedlichen Bakterientypen auf unterschiedliche Bestandteile des aus bis zu 17.000 Bestandteilen bestehenden Rohöls, das damit zu den komplexesten Substanzen überhaupt gehört, spezialisiert.

Die Bakterien sind ubiquitär, kommen also beinahe überall vor. Im Regelfall sind ihre Populationen allerdings sehr klein, im sauberen Meerwasser beispielsweise finden sich meistens nur sehr kleine Mengen und diese können auch andere organische Substanzen als Kohlenstoffquellen nutzen. In erdölverschmutzten Gebieten entwickeln sich dagegen meist große Ansammlungen der Bakterien, da sie hier ein Überangebot an verwertbahrer Energie vorfinden. Alcanivorax borkumensis konnte zum Beispiel weltweit in sehr kleinen, kaum feststellbaren Mengen, im Meerwasser nachgewiesen werden. Bei Zugabe von Öl zu sauberem Meerwasser steigt die Population sehr rasch an und in erdölverschmutzten Habitaten stellt das Bakterium häufig bis zu 80 Prozent der Gesamtbakterienpopulation dar.

Die Zusammensetzung der erdölabbauenden Bakterien ist neben dem Öl als Energie- und Nahrungsquelle von einer Reihe weiterer Faktoren abhängig. Zu diesen Faktoren gehören vor allem die Präsenz von als Nährstoffe nutzbaren Mineralien, die Temperatur sowie die Verfügbarkeit von Sauerstoff. Vor allem im Meerwasser stellen die Nährstoffe häufig den limitierenden Faktor für das Wachstum der Bakterienpopulationen dar. Da der Abbau von Kohlenwasserstoffen zu den sauerstoffzehrendsten Stoffwechselprozessen überhaupt gehört, kann auch die Verfügbarkeit von Sauerstoff rasch so weit abfallen, dass ein weiterer Abbau stark gebremst wird. Dies ist vor allem in Böden der Fall, da im Wasser die Zirkulation sowie der hohe Wasserkörper meistens genug Sauerstoff verfügbar machen.

Forschungsgeschichte

Die ersten kohlenwasserstoffabbauenden Bakterien wurden vor etwa 100 Jahren entdeckt, isoliert und beschrieben. Eine intensivere Erforschung erfolgte allerdings erst in den letzten zehn Jahren, in denen vor allem in Meeresökosystemen zahlreiche Bakterien gefunden wurden, die diese Eigenschaft besitzen und sich auf den Abbau von Öl aus natürlichen und vom Menschen geschaffenen Quellen spezialisiert haben. Heute sind eine Reihe von Vertretern unterschiedlicher Gattungen bekannt, darunter Alcanivorax, Cycloclasticus, Marinobacter, Neptunomonas, Oleiphilus, Oleispira und Thalassolitus.

Zur Beurteilung des kontrollierten Einsatzes und der Nutzung dieser Bakterien werden heute vor allem die genetischen Eigenschaften sowie die Stoffwechselvorgänge beim Abbau der Kohlenwasserstoffe erforscht. Im Juli 2006 erfolgte die erste Veröffentlichung einer vollständigen Genomsequenz des erst 1998 entdeckten und zu den HCB gehörenden Bakteriums Alcanivorax borkumensis.

Literatur

  • Susanne Schneiker, Alfred Pühler, Peter N. Golyshin, Ken N. Timmis, Victor A. P. Martins dos Santos: Die Entschlüsselung der Genomsequenz des marinen, Erdöl-abbauenden Bakteriums Alcanivorax borkumensis – Ein Meilenstein bei der Entwicklung von Strategien zu Bekämpfung von Ölverschmutzung in marinen Ökosystemen. Genomxpress 3.2006; S. 17-19

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