Taurin in marinen Ökosystemen: Produktion und Transformation

Das Forschungsvorhaben TAURUS befasst sich mit der Rolle von Taurin als Kohlenstoff- und Energiequelle für Prokaryoten (Bakterien und Archaea) in küstennahen und offenen Ozeanen. Taurine wird von vielen marinen vielzelligen Organsmen, wie Zooplankton, Korallen, Muscheln aber auch von diversen Phytoplanktonorganismen produziert. Im Gegensatz zur Freisetzung von Aminosäuren als Substrat für Prokaryoten wurde die Rolle von Taurin als Substrat für Prokaryoten bisher kaum untersucht. Ebenso wenig ist die Konzentration von Taurine in der Wassersäule und deren Dynamik bekannt. TAURUS stellt einen holistischen Ansatz dar, die Freisetzung von Taurin durch verschiedene abundante Vielzeller zu quantifizieren und deren Bedeutung für marine Prokaryoten als Substrat zu klären. Dabei werden molekularbiologische Methoden zur Bestimmung der Zahl der Prokaryoten die potentiell Taurin aufnehmen können mit Ratenmessungen an Prokaryotengemeinschaften und einzelnen Zellen kombiniert. Die Ergebnisse, die in TAURUS gewonnen werden, sollten es ermöglichen, die Bedeutung von Taurin als Kohlenstoff- und Energiequelle für marine Prokaryoten abschätzen zu können und somit unsere Kenntnis über die biogeochemischen Zyklen im Meer zu vervollständigen.

Der Ozean ist mit einer großen von Bakterien und Archaea besiedelt, in den Oberflächengewässer mit ca 1 Million Bakterien pro Kubikzentimeter. Diese Bakterien haben vielfältige Stoffwechselwege und sind die prinzipiellen Betreiber der biogeochemischen Kreisläufe im Ozean besonders auch des Kohlenstoffkreislaufes. Den Abbauweg der einzelnen Komponenten, die von den Bakterien genutzt werden zu verfolgen, ist vielfach komplex. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurde der Abbauweg von Taurin, einer Aminosäure-ähnlichen Substanz, untersucht. Taurin wird von vielen Meerestieren produziert, wie von Fischen, Weitieren, oder Korallen sowie von Algen und als Turgorregulator und Antioxidant benutzt. Dieses Taurin gelangt aus den Organismen in das Umgebungswasser, entweder durch Beweidung oder durch passive Abgabe. Da Taurin sowohl Schwefel, Stickstoff und Kohlenstoff enthält ist es potentiell ein effizientes Substrat für Bakterien. Die Konzentration von freiem Taurin und dessen bakterielle Nutzung durch marine Bakterien sind aber praktisch nicht untersucht. Im abgeschlossenen Projekt wurde sowohl die Konzentration von Taurin im Freiwasser wie auch dessen Rolle als Nahrungsquelle von Bakterien untersucht. Die Abgabe von Taurin ans Umgebungswasser durch das tierische Plankton wurde bestimmt. Die Konzentrationen von Taurin in Oberflächengewässer der Ozeane ist bei etwa 10-20 nM, in der Tiefsee bei ca. 0.2 nM. Taurine wird ähnlich effizient von Bakterien aufgenommen wie die freien Aminosäuren, die eine wesentliche Nährstoffquelle für heterotrophe Bakterien im Meer bilden. In dem vorliegenden Projekt konnte gezeigt werden, dass heterotrophe Bakterien Taurin effizient aus dem Wasser aufnehmen und dass Taurin somit eine wichtige Nährstoffquelle für marine Bakterien darstellt.