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Prof. Nicole Dubilier

Leiterin der Arbeitsgruppe Symbiose

Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, Bremen

Telefon: +49 421 2028-932

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<p>Nicole Dubilier und ihre Kollegen sind auf der Suche nach hei&szlig;en Quellen in der Tiefsee. In ihrem Videoblog beschreiben sie den Alltag auf dem Forschungsschiff Meteor.</p>

Hydrothermalquellen im Atlantik

Nicole Dubilier und ihre Kollegen sind auf der Suche nach heißen Quellen in der Tiefsee. In ihrem Videoblog beschreiben sie den Alltag auf dem Forschungsschiff Meteor.

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Die Tiefen der Ozeane sind ein lebensfeindlicher Ort. Um den widrigen  Bedingungen zu trotzen, haben sich viele Organismen zu  Lebensgemeinschaften zusammengeschlossen. Nicole Dubilier und ihre  Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen  entdecken immer wieder neue Symbiosen, mit denen die Tiefseebewohner  ihre Energieversorgung sicherstellen.

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Mikrobiologie . Ökologie

Symbiosen sind Triebfedern der Evolution

Es sollte die Molekularbiologie sein. Es sollte die Symbiose von Würmern mit Bakterien sein. Molekularbiologie deshalb, weil sie auf eine gewisse Weise weniger beschwerlich ist als Physiologie: „Wenn es da einmal klappt, dann ist es gut. Man muss den Versuch nicht fünfmal wiederholen“, sagt die Forscherin. An der Symbiose faszinierte sie der Gedanke der Kooperation, dass nicht nur Egoismus und Konkurrenz die Evolution vorantreiben, sondern auch Zusammenarbeit und Gegenseitigkeit als Motor von Entwicklung wirken. In dieser Lebensform gibt jeder etwas, was dem anderen hilft. „Das hat mich berührt“, sagt sie, „so sehr, dass es mich bekümmert hat, wenn manche Symbionten ihren Partner betrügen.“

Nur noch in ruhigen Momenten kommt Nicole Dubilier dazu, selbst Dünnschnitte von organischem Material am Schneidegerät anzufertigen. Bild vergrößern
Nur noch in ruhigen Momenten kommt Nicole Dubilier dazu, selbst Dünnschnitte von organischem Material am Schneidegerät anzufertigen. [weniger]

Das alles wirkt wie eine typisch weibliche Sicht der Dinge: Kooperation statt Egoismus. Derlei Einwände kontert Nicole Dubilier mit Fakten und dem Herzblut der beseelten Forscherin. Dann erzählt sie davon, dass die Symbiose ein urzeitlicher Prozess ist: Ohne Symbiosen hätte sich das Leben auf der Erde nicht entwickeln können. Vor allem die Symbiose zwischen Bakterien und primitiven Einzellern habe die Ausbreitung und Evolution von pflanzlichen und tierischen Zellen befeuert und das Leben bestimmt.

Noch heute beherbergt nahezu jede pflanzliche, tierische und menschliche Zelle mit ihren winzigen Energiekraftwerken, den Mitochondrien, die Nachfahren früherer bakterieller Symbionten – ohne Mitochondrien könnten wir nicht atmen. Dann erzählt sie davon, dass im menschlichen Gedärm unzählige Bakterien gedeihen und sich etwa revanchieren, indem sie die Verdauung unterstützen oder womöglich das Immunsystem stärken. Wohin man auch blickt: Symbiosen, Symbiosen, Symbiosen.

So mag es erstaunen, dass das Forschungsgebiet Symbiose erst Mitte der 1990er-Jahre zaghaft Fahrt aufnahm. Um mehr über die Entstehung dieser Lebensgemeinschaften zu erfahren, brauchte es allerdings ein möglichst schlichtes Modellsystem. Da kamen Olav Gieres darmlose Flachwasser-Bermuda-Würmer mit ihren bakteriellen Symbionten wie bestellt. Die Kulturen der Würmer im Gepäck, machte sich Nicole Dubilier auf zur Harvard University in das Labor von Colleen Cavanaugh, die entscheidend an der Ent­deckung der symbiontisch lebenden Tiefsee-Röhrenwürmer beteiligt war. An derart prominenter Stelle holte sie sich das Rüstzeug der molekularen Technik.

Kreativität steckt der Familie im Blut

Es war auch eine Rückkehr in ihr Geburtsland: Nicole Dubilier ist Amerikanerin mit durchaus bewegter Lebenshistorie. Wer sie hanseatisch schnacken hört, würde zunächst kaum darauf kommen. Doch gelegentlich mischt sich ein amerikanischer Akzent in ihren forschen deutsch-hamburgerischen Redefluss. Geboren in New York City, aufgewachsen in der Upper East Side, einem der noblen Viertel des Big Apple. Kein Zweifel: Die Erstgeborene von vier Kindern kommt aus gutem Hause. Der Vater ein amerikanischer Geschäftsmann, die Mutter eine Nachfahrin von Fanny Mendelssohn, der Schwester des Komponisten Felix Mendelssohn-Bartholdy, und des berühmten Berliner Physiologen Emil du Bois-Reymond. Kreativität steckt im Blut der Familie.

Auf der Bühne der Wissenschaft: Früher hat Nicole Dubilier ausgiebig Ballett gemacht. Doch mit 15 gab sie ihren Traum vom klassischen Tanz auf. Ein paar Jahre später startete sie eine überaus erfolgreiche Karriere in der Meeresbiologie. Bild vergrößern
Auf der Bühne der Wissenschaft: Früher hat Nicole Dubilier ausgiebig Ballett gemacht. Doch mit 15 gab sie ihren Traum vom klassischen Tanz auf. Ein paar Jahre später startete sie eine überaus erfolgreiche Karriere in der Meeresbiologie. [weniger]

Die deutsche Mutter emigriert Mitte der 1950er-Jahre in die USA und heiratet. „Ein Spannungsfeld von Anfang an“, wie die Tochter heute sagt. „Meine Eltern waren wie Feuer und Wasser, das war alles ziemlich chaotisch.“ Da passt es ins Bild, dass die Familie in den 1970er Jahren nach Deutschland zurückkehrt, nach Wiesbaden, wo Nicole Dubilier in der bundesweit bekannten Helene-Lange-Schule ein 1,3er-Abitur hinlegt. „Die Schule hat mir unheimlich Spaß gemacht“, sagt sie. Es sind aber nicht die Fächer Physik, Chemie oder Biologie – Politik-, Geistes- und Sozialwissenschaften faszinieren sie in jener Zeit. Diskutieren, protestieren, auseinandersetzen. Die Frau ist interessiert an gesellschaftlichen Entwicklungen – auch heute noch.

In diesem Licht klingt die Wahl des Fachs Biologie wie der reine Hohn. Doch „ich wollte auch etwas mit meinen Händen machen, etwas, was Denken und Bewegung verbindet.“ Biologie, am besten Meeresbiologie. Die Liebe zum Meer sitzt tief, geprägt von alljährlichen zweimonatigen Ferien der Familie auf Fire Island, einer schlauchartigen Insel vor Long Island. „Das Paradies für uns Kinder.“ Der andere entscheidende Punkt für die Studienwahl: „Ich wollte angesichts des chaotischen Familienlebens irgendwie Ordnung finden, Logik. In einer Naturwissenschaft, dachte ich, gibt zwei plus zwei immer vier.“ Eine junge Suchende nach der einfachen Wahrheit. Sie lacht.

Dass Forschung erst richtig spannend wird, wenn zwei und zwei – scheinbar – fünf ergeben, hat sie spätestens in Harvard begriffen. Derlei Ungereimtheiten zu lösen, verspricht wissenschaftlichen Ruhm. So auch Ende der 1990er-Jahre, als Olav Giere und der schwedische Taxonom Christer Erseus vor Elba eher zufällig Olavius algarvensis aufspürten. Sofort gab der Fund Rätsel auf: So genau die Forscher auch suchten, im Sediment der Bucht Capo di Sant’Andrea waren keine Sulfide zu finden. Alle zuvor entdeckten darmlosen Ringelwürmer lebten in sulfidreichen Böden. Elektronenmikroskopische Aufnahmen bezeugten zudem, dass mindestens zwei morphologisch unterschiedliche Bakterienarten in den Würmern hausten.

Nicole Dubilier wählt Bakterienkolonien von einer Kulturschale aus. Die meisten Mikroorganismen der Tiefsee lassen sich nur schwer im Labor vermehren. Bild vergrößern
Nicole Dubilier wählt Bakterienkolonien von einer Kulturschale aus. Die meisten Mikroorganismen der Tiefsee lassen sich nur schwer im Labor vermehren. [weniger]

Nichts passte richtig zusammen, bis Nicole Dubilier die sogenannten 16s-rRNA-Gene der Einzeller entschlüsselte. Die 16s-rRNA gilt unter den Experten als eine Art molekularer Personalausweis einer bakteriellen Spezies. Heraus kam eine für die Symbiose-Forschung bahnbrechende Entdeckung: eine harmonische Menage à trois – ein Wirt mit zwei Symbionten; und alle profitieren.

Weil kein oder zu wenig Schwefelwasserstoff im Sediment vorkommt, hat sich O. algarvensis eine Schwefelwasserstoffquelle einverleibt. Ein Bakterium, das aus Sulfat Sulfid herstellt und über diesen Prozess Energie gewinnt. Den Schwefelwasserstoff wiederum verwerten die altbekannten sulfidoxidierenden Bakterien als Energiequelle.

So erwächst ein erst mit dem Tod des Wirts endender Kreislauf, in dem die beiden Bakterienarten ihre Stoffwechselprodukte untereinander austauschen. Dieses biologische Konstrukt funktioniert so prächtig, dass die Bakterien aus Kohlendioxid einen Überschuss organischer Kohlenstoffverbindungen produzieren und den Wurm damit ernähren. Die Mikroben nehmen ihrem Wirt auch alle lästigen Abfallprodukte ab, die er sonst ausscheiden müsste. „Einfach genial“, findet Nicole Dubilier. Der Wurm macht sich weitgehend unabhängig von externen Energiequellen und kann neue Lebensräume ohne hohe Sulfidvorkommen besiedeln. „Meine wissenschaftlich wichtigste Leistung, und keiner hat es vorher geglaubt.“ Doch die Zweifler verstummten.

 
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