Hohe UV-Strahlung, Schwermetalle, große Temperaturschwankungen, wenig Sauerstoff: manche Mikroben leben dort, wo es kaum noch vorstellbar ist. Die Geomikrobiologin Dr. Judith Klatt, seit 2022 am Max Planck Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg tätig und Forschungsgruppenleiterin am Zukunftszentrum Mikrokosmos Erde, nahm ihre Zuhörerschaft in der Steinmühle mit auf Forschungsreisen zu den mikrobiellen Überlebenskünstlern.

Interdisziplinäre Arbeit

Der wissenschaftliche Vortrag „Bakterien am Limit“ war zugleich eine Reise zu den allerersten Mikroben und den Anfängen des Lebens: „Es geht darum, mikrobielles Leben und gleichzeitig die Grenzen des Lebens zu verstehen“, sagte Dr. Judith Klatt. Dieses Verständnis erwachse an einer Schnittstelle mehrerer Disziplinen: Physik, Biologie und Chemie.

Weitreichende zeitliche Dimension

Einer der Forschungsorte von Dr. Klatt ist beispielsweise Hawaii: „Unsere Arbeiten öffnen uns ein Fenster in die Erdgeschichte auf einem Zeitstrahl von 4,5 Milliarden Jahren“ berichtete die Forscherin und gab ihren Zuhörern damit einen Hinweis auf die betrachtete zeitliche Dimension. Dabei fließen auch immer wieder umweltwissenschaftliche Themen in den Forschungsaufenthalt mit ein und helfen, die Schwankungen der maximalen Temperatur und des Sauerstoff- bzw. CO2-Gehalts der Atmosphäre im Laufe der Erdgeschickte besser zu verstehen. Beides hängt laut Dr. Klatt sehr eng mit dem „globalen Mikrobiom“ zusammen.

Grundlagen der Molekularbiologie

Extreme Lebensräume eröffnen der Forschung und den Forscherteams auch immer wieder neue Horizonte. So wurden in Mikroben aus extrem heißen oder kalten Lebensräumen die Grundlagen der Molekularbiologie isoliert: Beispielsweise die Enzyme für die Polymerase-Kettenreaktionen (PCR) und somit die Basis für Vaterschaftstests und DNA-Fingerabdrücke in der Forensik. Auch sorgten und sorgen Mikroorganismen wie Cyanobakterien, umgangssprachlich Blaualgen genannt, für die Produktion von Sauerstoff und waren maßgeblich an der Sauerstoffanreicherung in unsrer Atmosphäre im Präkambrium beteiligt. Cyanobakterien sind einzellige Organismen, leben im Süß- und Salzwasser und gewinnen ihre Energie mittels Fotosynthese, ähnlich wie unsere grünen Pflanzen. Dabei entsteht Sauerstoff, welcher aus den „mikrobiellen  Matten“ entweicht und vom Team um Dr. Klatt zum Beispiel mit Hilfe von Mikrosensoren gemessen werden kann.

Forschung unter schwierigsten Bedingungen

„Es kann schwierig sein, im Feld zu arbeiten“, erinnerte sich die Referentin beispielsweise an einen Forschungsaufenthalt in den Hochanden in 3.000 Metern Höhe. Ein Weg von 24 Stunden zum nächsten Supermarkt stellte das Forscherteam neben der Beantwortung der Forschungsfrage mit aufwendigen Methoden auch vor die diffizile Aufgabe der Selbstversorgung. Ein stabiles Leben für Mikroorganismen konnte dort bisher nicht festgestellt werden. Sauerstoff allein sei also kein sicheres Signal für Leben.

Beeindruckende Fotos

Am Max Planck Institut für Terrestrische Mikrobiologie in Marburg werden die extremen Bedingungen, die das Forscherteam vor Ort vorfindet, auch im Labor simuliert. „Die Herstellung des Zustands aus der Feldforschung gelingt so wie in der Umwelt natürlich nie so ganz, jedoch ermöglicht es uns dennoch, die enormen Dynamiken innerhalb eines extremen Lebensraums auch über längere Zeiträume sehr naturgetreu zu studieren“, erklärt Dr. Judith Klatt, die ihre Schilderungen mit beeindruckenden Fotos illustriert und mit ihrem Vortrag viel Begeisterung in der Schülerschaft entfacht hatte.

Ausgezeichnete Forscherin

Dr. Judith Klatt trägt mit ihrer Arbeit dazu bei, dass Marburg ein Ort exzellenter Spitzenforschung ist. Im Jahr 2024 wurde sie beispielsweise vom Europäischen Forschungsrat mit dem ERC Starting Grant ausgezeichnet.

Das Referat war Teil der Vortragsreihe „Microbes for Future“ des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg in Kooperation mit dem Schüler:innen-Forschungszentrum Mittelhessen (SFZ).

Die wissenschaftlichen Präsentationen werden weiter fortgesetzt.

(Angela Heinemann / Dr. Sven-A. Freibert)