Collodaria sind einzellige Meeresorganismen. Einige Arten bilden große Kolonien in den sonnenbeschienenen oberen Schichten des Ozeans. Innerhalb dieser Kolonien beherbergen sie Hunderte bis Tausende mikroskopisch kleiner Algen. Diese enge biologische Verbindung, die als „Holobiont” bezeichnet wird, funktioniert wie eine perfekt aufeinander abgestimmte Wohngemeinschaft. Die Studie zeigt, dass die Algen durch Photosynthese die Energieversorgung mit Zuckern sichern. Im Gegenzug bieten die Collodaria ihren mikroskopischen Mitbewohnern Schutz und nehmen für sie essenzielle Nährstoffe direkt aus dem Meerwasser auf. Beide Partner profitieren vom Zusammenleben.
Bislang gingen die wissenschaftlichen Hypothesen darüber, wie die Algen die Collodaria unterstützen, weit auseinander. Da Collodaria äußerst empfindliche Organismen sind und derzeit nicht in Laborkulturen gehalten werden können, musste das Jenaer Forschungsteam einen innovativen feldbasierten Ansatz wählen, um die zugrunde liegenden Prozesse aufzuklären.
Probenentnahme im offenen Ozean
Die Erstautorin Dr. Vera Nikitashina und Dr. Georg Pohnert, Professor für Analytische Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, sammelten frische Kolonien direkt im offenen Ozean und nutzten stabile Isotopenmarkierungen, um den exakten Stoffaustausch zwischen Wirt und Algen sichtbar zu machen. Diese Methode ermöglicht es, den Einbau der zugeführten markierten Verbindungen in weitere Stoffwechselprodukte zu verfolgen und dadurch sichtbar zu machen, welche Stoffwechselwege aktiv sind. Die Markierungsexperimente wurden vor Ort im Mittelmeer durchgeführt, während die detaillierten chemischen Analysen später im Labor in Jena erfolgten.
„Es war faszinierend zu sehen, wie präzise diese biologische Partnerschaft organisiert ist”, sagt Georg Pohnert. „In diesen Regionen der Ozeane sind Nährstoffe äußerst knapp. Für Organismen, die keine Photosynthese betreiben, ist das Überleben sehr schwierig. Dennoch sind Collodaria in diesen Regionen außerordentlich häufig. Jetzt verstehen wir, wie sie die begrenzte Nährstoffversorgung überwinden – sie verlassen sich auf ihre mikroskopischen photosynthetischen Partner.”
„Zum ersten Mal konnten wir die chemische Natur der zwischen den Partnern ausgetauschten Verbindungen identifizieren”, ergänzt er. „Die Algen liefern durch Photosynthese erzeugte Zucker, während der Wirt schützende Verbindungen aus dem umgebenden Wasser aufnimmt. Diese hocheffiziente Arbeitsteilung im Mikromaßstab ist der Schlüssel dafür, dass diese Organismen selbst in den nährstoffärmsten Regionen der Ozeane gedeihen können.”
Wichtiger Baustein für moderne Klimaforschung
Die Entdeckung liefert einen wichtigen Baustein für die moderne Klimaforschung und hat weitreichende Bedeutung für das globale Umweltmanagement und den Umweltschutz. Da diese winzigen Organismen weltweit verbreitet sind und eine zentrale Rolle in globalen biogeochemischen Kreisläufen spielen, ermöglichen die neuen Daten deutlich präzisere Vorhersagen darüber, wie marines Plankton auf den Klimawandel reagiert.
„Unsere Ergebnisse verfeinern die Sichtweise auf marine Nahrungsnetze grundlegend”, betont Vera Nikitashina. „Mit diesem Wissen können wir ökologische Modelle zur marinen Produktivität und Kohlenstoffspeicherung erheblich verbessern. Dadurch lassen sich die direkten Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf marine Ökosysteme künftig besser verstehen und vorhersagen.”
Universität Jena
Originalpublikation:
Nikitashina, V. and Pohnert, G., Metabolic partitioning between photosynthesis and osmotrophy in Collodaria photosymbiotic holobionts, Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-76549-6
