Mikroorganismen nutzen in sauerstoffarmen Umgebungen Schwefel- oder Eisenverbindungen für die Atmung wie der Mensch eben Sauerstoff. Wiener Forscher stellten nun in "Nature" einen bisher unbekannten Stoffwechsel vor, bei dem in marinen Sedimenten oder Feuchtgebieten vorkommende Bakterien Eisenmineralien "veratmen" und damit giftiges Sulfid in harmloses Sulfat umwandeln. Das könnte auch die Ausbreitung von sauerstofffreien Todeszonen in Gewässern verringern, hieß es.

Das mikrobielle Veratmen von Eisenmineralien oder die mikrobielle Oxidation von Schwefelverbindungen waren bereits zuvor bekannt. "Dass dies im Rahmen eines Stoffwechsel-Prozesses gekoppelt auftreten kann, ist neu", sagte der Mikrobiologe Alexander Loy der Universität Wien gegenüber der APA. In den anaeroben Zonen werde sehr viel übelriechender Schwefelwasserstoff durch den Abbau organischer Materie gebildet - eine eher toxische Komponente für Leben. Über den entdeckten Mechanismus könnten Mikroorganismen die toxischen Schwefel-Verbindungen, genauer Sulfide (als wässrige Lösung des Gases), verstoffwechseln und damit einer weiteren Ausbreitung der Todeszonen entgegenwirken, erläuterte der Forscher: "Die Archaeen und Bakterien wirken dann wie ein mikrobieller Entgiftungsfilter."

Rost veratmen mittels "MISO"-Praktik

Das Veratmen von Eisenmineralien, quasi Rost bzw. Eisen(III)-Oxid, und Schwefelverbindungen dient den Mikroben zur Energiegewinnung und zum Wachstum. Über die klassische "Sulfatatmung" können Bakterien und Archaeen aber auch als Übeltäter wirken: Sie wandeln im Meer reichlich vorhandenes Sulfat in das giftige Sulfid um. "90 Prozent dieses Sulfids wird aber auch wieder - über verschiedene Prozesse - re-oxidiert und damit unschädlich gemacht", so Loy. Nämlich auch über eine rein chemische Reaktion: Das erzeugte Sulfid kann mit der vorliegenden Form von Eisen, das wiederum als Abrieb von Gesteinen über die Flüsse oder Gletscherschmelze in die Meere eingespült wurde, reagieren und - über mehrere Zwischenschritte - letztlich wieder eine harmlose Schwefelvariante entstehen.

Bei dem von dem Team um Loy und seinen Kollegen Marc Mussmann entdeckten Energiestoffwechsel erfolgt die Reduktion von Eisen(III)-Oxid mit der Oxidation von Sulfid über Bakterien in einem Aufwasch. Dabei wird direkt Sulfat produziert und damit schneller harmloser Schwefel. "Dass der mikrobielle Prozess viel schneller abläuft als der rein chemische, deutet auf seine größere Relevanz in der Natur hin", so Loy.

"Wir haben zudem gesehen, dass das genetische Potenzial für diesen Prozess weit verbreitet ist - also in vielen verschiedenen Bakterien- und Archaeen-Gruppen angelegt ist." Bestätigt habe man den Prozess in einem Organismus (Desulfurivibrio alkaliphilus), der bereits kultiviert war und für die Laborversuche zur Verfügung stand. Jene Bakterien, die die sogenannte "MISO"-Praktik (microbial reduction of iron oxide coupled to sulfide oxidation) beherrschen, entfernen also bei ihrer Veratmung von Eisenmineralien auch gleichzeitig das giftige Sulfid aus dem System und fixieren darüber hinaus CO2 für ihr Wachstum - genauso wie Pflanzen, so die Forscher.

Service: Studie: https://www.nature.com/articles/s41586-025-09467-0