Zwei in einem: Erstmals haben Mikrobiologen ein Bakterium aufgespürt, dass zwei wichtige Schritte des Stickstoffkreislaufs zugleich beherrscht. Dies widerlegt die seit über hundert Jahren geltende Lehrbuchmeinung, dass dazu stets mindestens zwei verschiedene Mikroorganismen nötig sind – dabei wurden die Stickstoff-Allrounder offenbar bloß jahrzehntelang übersehen. Die Entdeckung dieser „Commamox“-Organismen stellt einen Meilenstein der Mikrobiologie dar, schreiben die Forscher im Journal „Nature“.
Für alle Lebewesen ist Stickstoff ein zentraler Baustein für wichtige Moleküle wie Proteine und DNA. Doch der Stickstoff, der rund 80 Prozent unserer Atmosphäre ausmacht, lässt sich nicht so ohne weiteres nutzen: Das Gas ist chemisch sehr stabil und lässt sich nur mit großem Aufwand in brauchbare Stickstoffverbindungen wie Nitrat überführen. Solche Verbindungen sind darum Bestandteile des für die moderne Landwirtschaft wichtigen, im Übermaß aber schädlichen Stickstoffdüngers.
Ohne Dünger sind die Pflanzen, und darauf aufbauend auch alle höheren Lebewesen, auf die Hilfe von spezialisierten Mikroorganismen angewiesen. Diese produzieren Nitrat aus einer anderen Stickstoffverbindung, dem Ammonium. Dieses tritt aus verrottender Biomasse aus oder wird von Knöllchenbakterien aus Luftstickstoff produziert, es ist aber ebenfalls in vielen Sorten von Stickstoffdünger enthalten.
Rätselhafte Nitrifizierung in zwei Schritten
Die sogenannten nitrifizierenden Bakterien wandeln dann in zwei Schritten Ammonium in Nitrat um: Zunächst oxidieren spezialisierte Mikroorganismen das Ammonium zu Nitrit. Andere Bakterien übernehmen den zweiten Schritt und oxidieren Nitrit weiter zu Nitrat. Zumindest ist dies die seit über hundert Jahren geltenden Sichtweise: Die Nitrifizierung funktioniert nur in Zusammenarbeit verschiedener Bakterienarten.
