Auf unserem Planeten – so sind sich die Mikrobiologen gemeinhin einig – gibt es eine Vielzahl von Bakterien- und Archaeen-Arten. Wie viele genau? Nun, da scheiden sich die Geister: Während die einen von mehreren Millionen ausgehen, verlaufen sich die Schätzungen der anderen in die Billionen-Höhe. Verschwindend gering erscheint da die Zahl der bekannten Prokaryoten: Gerade mal 13.000 Bakterien- und Archaeen-Arten sind beschrieben und ihre Namen offiziell publiziert. Und der Trend sieht nicht besser aus. So verrät Rudolf Amann, Direktor der Abteilung Molekulare Ökologie des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen, dass jährlich nur circa 1.000 Arten neu beschrieben werden. Das, meint Amann, sei im Verhältnis zur Artenvielfalt zu wenig.
Reine Kultur, ein Name ...
Schuld daran ist unter anderem der lange Prozess, der mit einer Artbeschreibung einhergeht. So muss ein Mikrobiologe, sobald er ein neues Bakterium entdeckt hat, dieses im Labor in Reinkultur bringen und in zwei internationale Stammsammlungen ablegen. Erst dann wird die Art als neu anerkannt und der taxonomische Namen gültig. Das ist nicht nur ein zeitaufwendiger Prozess, sondern aktuell für den Großteil der Prokaryoten gar nicht möglich, weil sie sich unter Laborbedingungen noch nicht kultivieren lassen. Da haben es die Zoologen und Botaniker leichter: Sie müssen nur ein Belegexemplar beschreiben und hinterlegen. Gerade deshalb sind vermutlich trotz geringerer Artenvielfalt schon Millionen an Tier- und Pflanzenarten bekannt.
In den frühen 1990er-Jahren gelang es Mikrobiologen durch die neu entwickelten Techniken der ribosomalen RNA-Sequenzierung auch unkultivierbare Mikroorganismen zu identifizieren. Das Problem war und ist nur, dass diese ohne Reinkultur keinen wissenschaftlich anerkannten Artnamen erhalten. Um also die „Nicht-Kultivierbaren“ als solche zu kennzeichnen, entschloss sich die Wissenschaftsgemeinde vor gut 25 Jahren, ihren vorläufigen Artnamen in nicht kursiver Schrift und mit einem vorangestellten Candidatus zu veröffentlichen (zum Beispiel Candidatus Magnetobacterium bavaricum).
... keine Kultur, kein Name.
Leider setzte sich die Regelung nicht durch. Mikrobiologen benannten und benennen noch heute ihre Neuentdeckungen uneinheitlich, oft alphanumerisch (zum Beispiel SAR11) und eher willkürlich, sodass nicht selten ein und dieselbe Art unterschiedliche Namen trägt. Denn für nicht kultivierbare Mikroorganismen gibt es bezüglich der Klassifizierung und der Benennung keinerlei Richtlinien.
Das führt nicht nur zu einem großen Durcheinander, sondern auch dazu, dass der offizielle Artenkatalog viel zu langsam und unzureichend ergänzt wird. Der größte Teil der Prokaryoten – nämlich die „Unkultivierbaren“ – wird gar nicht hinzugefügt.
Rudolf Amann und seine Kollegen Konstantinos Konstantinidis aus den USA und Ramon Rosselló-Móra aus Spanien haben genug von diesem Wirrwarr: Weg mit der Bezeichnung Candidatus und her mit den Standards für nicht kultivierbare Mikroorganismen.
Welt der Gene
Um ihrer Meinung kundzutun, veröffentlichten die Drei Mitte dieses Jahres ein Perspektiven-Paper im ISME Journal mit folgenden Vorschlägen. Punkt eins auf der Agenda: Standards für die Klassifizierung von unkultivierbaren Prokaryoten. „Im Mittelpunkt steht das sequenzierte Genom“, ist Amann überzeugt und führt weiter aus: „Selbst bei nicht kultivierbaren Mikroorganismen sind wir heute in der Lage, ihre Genome nahezu vollständig zu sequenzieren.“ Deshalb schlagen die Experten vor, solle in Zukunft die Sequenzierung des Genoms zu mindestens 80 Prozent ausreichen, um eine neue Art zu klassifizieren. Außerdem fordern sie die Mikrobiologen auf, anhand der Genomsequenz ihrer neu entdeckten Mikrobe, Vorhersagen zu deren Phänotyp zu treffen. Zum Beispiel: Welche Enzyme stellt das Archaeon her?
Weiter sind Auskünfte zum Fundort und den Lebensbedingungen unabdingbar. Haben die Forscher noch mehr Informationen, können sie den Steckbrief der Prokaryoten einfach erweitern. Dazu gehören beispielsweise die vollständige Gensequenz der 16SrRNA oder experimentelle Bestätigungen der Phänotyp-Vorhersagen.
Alle Details zum neu entdeckten Prokaryoten werden dann zusammen mit dem vorgeschlagenen Namen in ein normiertes elektronisches Datenblatt eingetragen. Um nicht kultivierbare von kultivierbaren Prokaryoten zu unterscheiden, schlagen Amann et al. ein hochgestelltes „U“ vor dem Gattungsnamen vor, wie etwa bei UPseudomonas atlantica.
Gleichberechtigung unter Mikroben
Dadurch ergibt sich allerdings ein kleines Problem: „Wir schlagen eine eigene Taxonomie für unkultivierbare Mikroben vor. Wissenschaftlich gesehen macht es aber wenig Sinn, kultivierbare und nicht kultivierbare Prokaryoten zu unterscheiden“, ist sich Amann im Klaren. Als Lösung bieten er und seine Kollegen an, auch für kultivierbare Prokaryoten zusätzlich zu einer Reinkultur die Genomsequenzierung als Standard festzulegen. Statt der Kultur wird dann das Genom als Belegexemplar hinterlegt. Somit könne man die Taxonomien der beiden einfach zusammenfügen – insofern das die Taxonomen akzeptieren.
Wie die Elite der Mikrobiologie darüber denkt, zeigt sich nächstes Jahr im August. Denn dann treffen sich über 2.000 Mikrobiologen auf dem 17. Symposium der International Society for Microbial Ecology und diskutieren unter anderem über die Vorschläge von Amann und Co. Finden diese Anklang, werden hoffentlich viele Labore in den nächsten Jahren versuchen, anhand der Standards neue prokaryotische Arten zu beschreiben. Amann und seine Kollegen sind gelassen: „Verbindliche Standards und ein Ende des babylonischen Sprachgewirrs sollte allen helfen. Und wenn nur wenige dem Beispiel folgen, dann ist es halt so. Wir richten durch unseren Vorschlag ja keinen Schaden an.“ Ob sich ihre Ratschläge durchsetzen und ihre Vorstellungen so funktionieren? Wir werden sehen – die Drei sind optimistisch.
Juliet Merz