Vom Meer über die Luft in den Niederschlag

Barbara Schick,

Viren-Route untersucht

Mikroben bewegen sich zwischen den marinen und den atmosphärischen Ökosystemen, also Meer sowie Luft und Niederschlägen, hin und her. Bisher fehlte jedoch der Nachweis des kompletten Kreislaufs für die mikrobiologische Verbreitung. Dieser ist Umweltmikrobiologin Dr. Janina Rahlff gemeinsam mit weiteren Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen aus Deutschland und Italien gelungen. Vier Wochen hatten die Forschenden im schwedischen Tjärnö Meerwasser, Meeresoberflächenfilm und -schaum sowie bodennahe Aerosole und Regen gesammelt. Mithilfe metagenomischer Untersuchungen fanden sie gleiche Viren in allen untersuchten Ökosystemen. "Außerdem konnten wir ein exemplarisches Virusgenom anhand seiner Mutationsmuster verfolgen und so seinen Weg entlang des natürlichen Wasserkreislaufes nachvollziehen", erklärt Rahlff.

Den Kreislauf beschreibt sie so: "In den obersten Zentimetern des Meeres, inklusive dem etwa einen Millimeter dicken Meeresoberflächenfilm, sind die sogenannten Neuston-Organismen und -Viren zuhause. Sie werden besonders leicht in Aerosole übertragen. Aerosole wiederum dienen als Keime für die Kondensation von Wasserdampf und sind ausschlaggebend bei der Wolkenbildung in der Atmosphäre. Aus den Wolken fällt wiederum Niederschlag wie Regen oder Schnee."

Die Forschenden stellten fest, dass Meeres-Viren und mikrobielle Wirte eher im Regen vorkamen, wenn die Luftmassen zuvor mehr Zeit über dem Ozean verbracht hatten. Auffällig war auch der hohe Anteil der Basen Guanin (G) und Cytosin (C) in der DNA vieler Viren aus der Luft und vor allem aus Regen. "Diese Viren fanden sich zwar größtenteils nicht im Meer. Die Immunsysteme mikrobieller Wirte dort hatten sich aber schon einmal mit ihnen auseinandergesetzt", so Rahlff. "Die Viren aus dem Regen hatten also eine Art Fußabdruck im Meer hinterlassen."

Anzeige
Um den obersten Film des Meeres zu sammeln, wird eine Glasplatte ins Wasser getaucht. © Sarah Eßer

Viren als eiskeimbildende Partikel

Forschende des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig untersuchten dabei, ob diese Viren aus dem Meer eisaktiv sind und zur Wolkenbildung beitragen. In der Luft befindliche Meeresviren können als eiskeimbildende Partikel (INP) dienen und als Katalysatoren die Gefrierprozesse in der Atmosphäre beeinflussen. INP kommen im Oberflächenfilm der Ozeane vor und spielen eine wichtige Rolle bei der Wolkenbildung, der Wolkenalbedo und dem Niederschlag und sind somit von zentraler Bedeutung für das Klima. Der Niederschlag könnte eine unterschätzte Quelle von Mikroorganismen für die der Erdoberfläche sein. "Die meisten Eiskeime fanden wir in den Proben aus dem Meeresschaum, gefolgt von Oberflächenfilm und Oberflächenwasser. Die Eiskeimbildungsaktivität begann bei allen Proben bei relativ hohen Temperaturen um –5 °C, vergleichbar mit den Beobachtungen für Mikroorganismen in der Atmosphäre. Das zeigt, dass die Meeresviren zu Wolkenbildung und Niederschlag beitragen können. Wenn sie anschließend mit dem Niederschlag auf dem Land niedergehen, können sie über das Regenwasser in Kontakt mit den Menschen geraten", berichtet Dr. Heike Wex vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig.

Förderung

Die Studie wurde gefördert von der Europäischen Union, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und dem Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen.

Publikation:
Rahlff J., Esser S.P., Plewka J., Heinrichs M.E., Soares A., Scarchilli C., Grigioni P., Wex H., Giebel H.A., & Probst A.J.: Marine viruses disperse bidirectionally along the natural water cycle. Nature Communications 14, 6354 (2023); https://doi.org/10.1038/s41467-023-42125-5

Quellen: Universität Duisburg-Essen; Leibniz-Institut für Troposphärenforschung

Anzeige
Jetzt Newsletter abonnieren

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige