30.01.18 | Im Journal of Microbial Ecology berichten Forscher des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) über den Einfluss von Umweltverschmutzung auf Bakterien in Riffen und über Ursachen für das Erkranken von Korallen.
Korallen können bei steigender Wassertemperatur bleichen, dieses Leiden ist allgemein bekannt. Doch auch eine Vielzahl anderer Erkrankungen mit Namen, die vertraut klingen, kann Korallen befallen: Schwindsucht, Nekrose, Pocken...Über Auslöser und Mechanismen der meisten Korallenkrankheiten weiß man noch sehr wenig, obwohl sie in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen haben.
Forscher des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) sind einer wichtigen Ursache für Korallenkrankheiten auf die Spur gekommen. Dabei spielen Bakterien, die mikroskopisch kleinen Mitbewohner der Riffe, eine entscheidende Rolle.
Im Wasser, das Korallen umgibt, leben viele verschiedene Bakterienstämme. In der Regel ist das Miteinander harmonisch. Bakterien können für Steinkorallen sogar von großem Nutzen sein, sie spielen beispielsweise eine Rolle bei der Ansiedlung ihrer Larven. Doch diese Gemeinschaft kann aus dem Gleichgewicht geraten.
Eine Ursache dafür ist die Eutrophierung der Meere. Immer mehr Abwässer aus küstennahen Städten, Hotels und Resorts, aus Landwirtschaft und Aquakulturanlagen werden an den dicht besiedelten Tropenküsten ins Meer gespült. Die Abwässer enthalten unter anderem Stickstoff und Phosphate, die zu einem starken Algenwachstum führen. Algen konkurrieren mit Korallen um den Siedlungsplatz im Riff und überwuchern sie, wenn das Nährstoffangebot im sonst eher klaren und nährstoffarmen Wasser der Riffe überhandnimmt.
Die Algen geben bestimmte Zucker ins Wasser ab, wie Glucose oder Galactose, die sich in hoher Konzentration auch in den Abwässern finden. Das Meer rund um die Korallen ist dann angereichert mit diesen gelösten Kohlenstoffen − ein Festmahl für bestimmte Bakterienarten, die sich ungebremst vermehren. Welche Rolle diese Bakterien als potentielle Krankheitserreger der Korallen spielen, untersuchte ein Team um die Mikrobiologinnen Astrid Gärdes und Amy Cardenas vom ZMT.
Im Labor setzten sie Korallen und Algen unterschiedlichen Konzentrationen von Zuckern aus und analysierten nach zwei Tagen die Bakteriengemeinschaften im Wasser der Versuchstanks. Mithilfe modernster Methoden, der Metagenomik und Metatranskriptomik, gelang es ihnen, die Bakterienarten zu identifizieren und die Gene zu bestimmen, die in den Bakterien aktiv waren.
Dabei fanden sie Erstaunliches: zum einen verändert sich in Wasser mit höheren Zuckerkonzentrationen die Zusammensetzung der Bakterienarten ganz grundlegend. „Es finden sich nun viel mehr pathogene Bakterien, die sonst eher selten in Korallenriffen vorkommen, denn sie können die Zucker effizient verarbeiten“, erklärt Dr. Astrid Gärdes, Leiterin der Arbeitsgruppe Marine Mikrobiologie am ZMT. „Zum anderen schalten viele der harmlosen Bakterien nun Gene an, die einen Cocktail an schädlichen Stoffen produzieren und werden dadurch auch pathogen.“
Solche Bakterientoxine beeinträchtigen Korallen, doch sie besitzen ein Immunsystem, das sich gegen Schädlinge wehren kann. Sind jedoch Algen in Riffen auf dem Vormarsch, so werden die Korallen oftmals geschwächt, denn auch die Algen sondern Giftstoffe gegen sie ab. Sie können dann einer Infektion durch Bakterien nicht mehr standhalten.
In von Algen dominierten Riffen findet sich daher häufig eine hohe Anzahl an Korallen, die beispielweise an weißen Pocken, der Weiß- oder Schwarzbandkrankheit leiden. „Ein Hot-Spot für Korallenkrankheiten ist die Karibik“, sagt Astrid Gärdes. „Hier führen nicht nur Abwässer, sondern auch die starke Überfischung zum Wuchern der Algen, da viele der pflanzenfressenden Fische den Hobby- und Berufsfischern zum Opfer fallen.“
Publikation:
Cárdenas A., Neave MJ., Haroon MF., Pogoreutz C., Rädecker N., Wild C., Gärdes A., Voolstra CR. (2017) Excess labile carbon promotes the expression of virulence factors in coral reef bacterioplankton. The ISME Journal.
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