Um Mikroben in Wasser und Sediment besser zu verstehen, untersuchte ein Team unter Leitung der Universität Duisburg-Essen Wasserproben und die oberste Sedimentschicht aus 23 nordamerikanischen Flüssen. Eingebettet in ein groß angelegtes Citizen-Science-Projekt der Colorado State University entstanden so umfassende Datensätze aus 363 Proben. Mit einer Kombination aus Metagenomik, die das genetische Potenzial einer Gemeinschaft sichtbar macht, und mRNA-Analysen, die zeigen, welche Gene tatsächlich aktiv sind, konnten die Forschenden das Funktionsspektrum der Mikroben präzise erfassen.
Dabei offenbarte sich ein klarer Unterschied: Während Mikroben in Wasser und Sediment ähnliche genetische Eigenschaften besitzen und vergleichbare Stoffwechs- elfunktionen übernehmen, stehen die Sediment- gemeinschaften dauerhaft unter Stress. „Sie sind intensiv mit der Umwandlung von Schwefel- und Stickstoffverbindungen beschäftigt und aktivieren dabei auffallend viele Stress-Gene – darunter solche, mit denen sie Hitzeschutz-Proteine aufbauen“, so Dr. Lennard Stach, Erstautor der Studie. „Natürlich reagieren Mikroben immer wieder auf Temperatur- schwankungen. Aber wir sehen über ganz Nord- amerika hinweg eine ähnliche Stressantwort, unabhängig vom Standort.“
„Die Fluss-Mikrobiome sind zwar hochgradig anpassungsfähig“, resümiert Probst. „Mit steigenden Temperaturen und häufigeren Extremereignissen im Zuge des Klimawandels wächst dieser Anpassungsdruck – mit möglichen Folgen für die Stabilität ganzer Ökosysteme.“
Um Flüsse anderer Kontinente in den an der UDE angesiedelten Sonderforschungsbereich RESIST (SFB 1439) einzubinden, absolvierte Dr. Lennard Stach einen Forschungsaufenthalt an der Colorado State University. Die Kooperation machte deutlich: Die in nordamerikanischen Flüssen beobachteten Muster stimmen mit Ergebnissen aus Deutschland überein. Dort hatten UDE-Wasserexpert:innen in künstlich angelegten Mini-Flussökosystemen gezielt Stressfaktoren wie Hitze oder Salz untersucht – mit ähnlichen Reaktionen der Mikroben.