Cyanobakterien

Schlafen Cyanobakterien in der Nacht?

Nacht ist die Zeit in der sich die Sonne ,,vor uns versteckt‘‘. Sobald es dunkel wird sagt uns unsere innere Uhr, dass wir schlafen gehen sollen. Unser Körper braucht den Schlaf um sich für die nächste helle Periode, also für den nächsten Tag, vorzubereiten. Auch in der Tierwelt folgen viele Arten diesem Rhythmus. Aber was tun die mikroskopisch kleinen Lebewesen auf dieser Erde? Gehen sie auch in der Nacht schlafen?

Lange Zeit dachten Wissenschaftler, dass nur eukaryotische Organismen einen ,,Tag und Nacht‘‘ Rhythmus besitzen. Als Eukaryoten sind alle Organismen gemeint deren Zellen einen Zellkern (altgriechisch Karyon = Kern) besitzen. Zu dieser Gruppe von Organismen gehören auch wir Menschen. Heutzutage wissen wir aber, dass Organismen, die keinen Zellkern haben, sogenannte Prokaryoten, ebenfalls eine innere Uhr besitzen.

Cyanobakterien sind die einzige bekannte Bakterienart, die genau wie wir, den Tag und die Nacht unterschiedlich nutzen. Tatsächlich ,,schlafen‘‘ sie in der Nacht und bereiten sich für die nächste helle Periode vor. Nur woher wissen sie, wann es draußen dunkel wird? Haben sie auch Augen, so wie wir? Die Antwort auf diese Frage lässt sich nicht mit Ja oder Nein beantworten.

Das menschliche Auge ,,berichtet‘‘ unserem Gehirn bestimmte Lichtreize, die uns umgeben. Das machen sie mit der Hilfe von fotosensitiven Zellen. Die kugelförmigen Cyanobakterien machen es ähnlich und doch anders. Neueste wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass sich diese Bakterien wie kleine einzelne Objektive benehmen. Sie lassen das Licht durch und mit Hilfe sogenannter Fotorezeptoren reagieren sie auf den Fokus des Lichts. Sie werden deswegen auch Mikrolinsen genannt. Durch diese sind sie in der Lage die Position der Lichtquelle zu bestimmen und sich dementsprechend zu bewegen. Diese Art von Bewegung ist in der Biologie unter dem Begriff Phototaxis bekannt.

Cyanokaterien sind wohl die ältesten Bewohner auf unserer Erde. Tagsüber, wenn es draußen hell ist, holen sie sich die Energie direkt von dem Sonnenlicht. Das ,,Lieblingsgericht‘‘ der Cyanobakterien, ist CO2, welches sie aus der Luft filtern. Das CO2 nutzen sie, gemeinsam mit Sonnenlicht und Wasser, um wichtige organische Moleküle herzustellen. Dabei produzieren sie auch Sauerstoff, den sie bei Tageslicht an die Umgebung abgeben. Dieser Vorgang wird Photosynthese genannt. Möglich ist das nur durch ein grünes Pigment in ihrem Inneren, dem Chlorophyll. Durch das sind sie in der Lage Photosynthese durchzuführen. So haben sie vor ca. 3 Milliarden Jahren dafür gesorgt, dass viel CO2 in O2 umgewandelt wurde und haben somit einen gemütlichen Lebensraum für uns Menschen geschaffen.

Die Biowissenschaftler sind mit Recht von den Cyanobakterien und deren Lebensrhythmus begeistert. Manche forschen weiter an den Bioprozessen, die in diesen Bakterien stattfinden. Andere wiederrum versuchen diese Erkenntnisse in der Biotechnologie umzusetzen und somit einen Nutzen für die Menschheit zu erreichen.


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Poster: In vivo Photobiocatalysis in Cyanobacteria H. C. Büchsenschütz1, S. Schmidt1, V. Vidimce2, C. K. Winkler3, W. Kroutil2,3, R. Kourist 1,2 * 1 Institute of Molecular Biotechnology, Graz University of Technology, Petersgasse 14, 8010 Graz, Austria, 2 acib GmbH, Petersgasse 14, 8010 Graz, Austria
, 3 Department of Chemistry, Organic and Bioorganic Chemistry, University of Graz, Heinrichstraße 28, 8010 Graz, Austria


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