Was haben Mondmuscheln und Bakterien miteinander zu tun? Das untersucht Meeresbiologin Jillian Petersen an der Universität Wien. © Bohmann/Andrew Rinkhy

Frauen in der Forschung: Ein bemerkenswertes Duo

Jillian Petersen kam wegen einer ungewöhnlichen Partnerschaft nach Wien. Warum Mondmuscheln und Bakterien so gut miteinander können, untersucht die Meeresbiologin derzeit an der Universität Wien.

Wien ist für vieles bekannt. Ozeane gehören nicht unbedingt dazu. Warum also zieht eine australische Meeresbiologin ausgerechnet in eine Binnenstadt, um ihren Job zu machen? Jillian Petersen lacht. "Diese Frage wird mir ständig gestellt", sagt sie amüsiert. "Meine Antwort darauf: An der Universität Wien gibt es eine lange Tradition, was Meeresforschung betrifft." Das war aber nicht der einzige Grund: Die Forscherin wurde 2014 im Programm "Vienna Research Groups for Young Investigators" ausgezeichnet. Mit diesem Förderpreis, Dotierung 1,6 Millionen Euro, holt der Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds WWTF hoch qualifizierten Forschungsnachwuchs in die Stadt. Für Petersen, die mit summa cum laude promovierte, ein Glücksfall: "Ich kann damit acht Jahre meiner Forschungsarbeit nachgehen und eine eigene Gruppe aufbauen. Das gibt Sicherheit. Im Forschungsbereich ist das nicht so selbstverständlich", so Petersen. "Mir fällt übrigens auch keine andere Stadt ein, die ein derartiges Förderprogramm für Langzeitprojekte anbietet."

Seit September an der Uni Wien

Seit vergangenen September arbeitet die Jillian Petersen nun am Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung. Der Umzug erfolgte von Bremen, wo Petersen elf Jahre am Max-Planck-Institut tätig war. Mittlerweile hat sie ein kleines Team zusammengestellt. "Auch nicht ganz einfach, diese Personalentscheidungen", bemerkt sie, "weil es sowohl vom Fachlichen als auch vom Persönlichen her passen muss." Jetzt ist alles eingespielt und man könne sich voll auf die Arbeit konzentrieren. Vereinfacht gesagt geht es dabei um Bakterien. Ein Thema, das Petersen schon lange begeistert. "Es ist die unglaubliche Macht dieser kleinen Lebewesen, die mich so fasziniert. Zum einen, weil sie extrem häufig vorkommen und sich überall ansiedeln können. Zum anderen, weil sie großen Einfluss auf unser Klima haben. Sauerstoff in der Atmosphäre gibt es zum Beispiel ja auch nur, weil es sauerstoffproduzierende Bakterien im Meer gibt."

Muschel erkennt Bakterie

Schwerpunkt ihrer Forschung ist die biochemische Kommunikation in Bakteriensymbiosen. Petersen: "Wir alle leben mit Tausenden von Bakterien zusammen. Warum manche davon für den Menschen nützlich sind und manche sich zum Krankheitserreger entwickeln, wissen wir derzeit noch nicht." Vor allem die "guten" Symbiosen, von denen also sowohl Wirt als auch Symbiont profitieren, sind kaum erforscht. Das möchte Petersen nun ändern. Dass sie sich für ihre Versuche ausgerechnet eine Muschel ausgesucht hat, erklärt sie so: "Die rund zwei Zentimeter große Mondmuschel hat einen Vorteil: Sie lässt in ihren Kiemenzellen nur eine einzige Bakterienart wachsen und wird von dieser mit Nährstoffen versorgt. Diese Bakterie muss sie aber erst in ihrer Umwelt finden, weil sie bakterienlos geboren wird. Mich interessiert dieser Mechanismus, wie sie zwischen nützlichen und schädlichen Bakterien unterscheidet. Sie erkennt ja auf Anhieb, wer Freund und wer Feind ist. Wenn wir das entschlüsseln, wissen wir auch, wie Bakteriensymbiosen beim Menschen funktionieren."

Mit diesen Muscheln sagt Jillian Petersen Bakterien den Kampf an. © Bohmann/Andrew Rinkhy

Ungewöhnliche Partnerschaft

Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg mit vielen ungelösten Fragen. "Wie erkennen einander Wirt und Symbiont? Wie kam diese Beziehung überhaupt zustande und hat sie sich im Lauf der Evolution verändert? Wer profitiert wie davon? Sind die jetzt für immer zusammen oder kann jeder wechseln?", zählt Petersen auf. All das gilt es in den nächsten Jahren herauszufinden. Was die Forscherin an dem ungewöhnlichen Duo am erstaunlichsten findet? "Dass so unterschiedliche Wesen wie Muschel und Bakterie eine so perfekte Symbiose eingehen."

Mechanismus für Medizin interessant

Apropos Partnerschaft: Die Mondmuscheln können derzeit noch nicht im Labor gezüchtet werden. Petersen arbeitet deshalb mit der Feldstation Hydra auf der Insel Elba zusammen. "Dazu packen wir hin und wieder unser Labor ein, bauen es auf der Insel wieder auf und gehen dann in rund sieben Metern Tiefe tauchen", verkürzt sie den Aufwand scherzend. Der Trick dabei: "Man muss wissen, wo man sucht." Hilfreich ist, dass die Mondmuscheln häufig in schwefelwasserstoffhältigem Boden vorkommen. Dort wächst auch meist Seegras, das Gas beim Verfaulen abgibt. Für die meisten Lebewesen ist so ein Umfeld sehr unwirtlich. Nicht so für die Bakterien der Mondmuschel. Die brauchen nämlich Schwefelwasserstoff, um zu überleben. Den wandeln sie aber auch in organische Substanzen um. Positiver Nebeneffekt: Dadurch entgiften sie offenbar die Umgebung für die Muscheln. Für beide also eine Win-win-Situation und ein Ansatz, der vor allem für die Medizin wichtig sein könnte.

Rund 50 Muscheln im Labor

Die Untersuchung der symbiotischen Gemeinschaft erfolgt in Wien. "Einige Experimente machen wir direkt auf Elba, etwa um die Stoffwechselraten der Muscheln zu bestimmen", sagt Petersen. "Dazu geben wir Stickstoff ins Wasser, um messen zu können, welche Muschelzelle welche Menge davon aufgenommen hat und wie viel ihrer Nahrung sie an Bakterien abgibt." Die eigentliche Forschung findet aber in Wien statt. Rund 50 Muscheln leben derzeit im Labor in der Althanstraße. "Wir nehmen immer mehr mit, als wir brauchen. Wir wissen ja nicht, wie sie außerhalb ihres natürlichen Umfelds überleben. Im Aquarium herrschen immer andere Bedingungen als in der Natur. Allein, dass wir die Muscheln aus dem Sand herausgeholt haben, kann schon alles verändern." Das Meerwasser im Aquarium kommt übrigens aus dem Packerl. Petersen: "Wir kaufen natürliches getrocknetes Meersalz aus dem Roten Meer und fügen Wasser dazu. Das war's. Das Haus des Meeres macht das auch so", erklärt Petersen.

An der Uni Wien schätzt Jillian Petersen die gute Infrastruktur. © Bohmann/Andrew Rinkhy

Bakterien werden eingefärbt

Wie Muschel und Bakterie letztendlich zueinanderfinden, ist mit freiem Auge nicht sichtbar. Da muss ein Farbstoff nachhelfen. Klingt leichter, als es ist. Petersen: "Wir verwenden natürlich einen, der in der Natur nicht oft vorkommt, sondern einen eigens dafür entwickelten." Voraussetzung für die Untersuchung ist ein Markergen, das nur bei diesen Bakterien vorkommt. "Das haben wir mittlerweile identifiziert, abgeglichen und eine spezifische Darmsequenz ausgesucht. Die färben wir dann über eine Sonde mit dem Farbstoff ein, so dass sie reflektiert, sobald sie mit einem Laser angestrahlt wird." Hat die Muschel alle markierten Bakterien aufgenommen, kann ein histologischer Schnitt unter dem Mikroskop durchgeführt werden. Dabei zeigte sich zum Beispiel, dass sich das Kiemengewebe komplett verändert, also stark vergrößert hat, nur um diese Bakterien beherbergen zu können."

Gute Infrastruktur am Department

Bei ihrer Forschung kommt Petersen die Erfahrung ihrer Kolleginnen und Kollegen am Institut zugute. "Es gibt hier eine weltweit führende Gruppe, die sich auf die Untersuchung von Umweltbakterien spezialisiert hat. Der Austausch mit den Kolleginnen und Kollegen funktioniert gut. Das ist mir auch wichtig", sagt sie. Auch wenn die Forschung noch ganz am Anfang steht: Was wäre für Petersen ein Erfolg nach Ablauf des WWTF-Programmes? "Wenn wir diese Muscheln im Labor züchten könnten, also wenn ein Modellorganismus daraus werden würde. Beobachtungen in der freien Natur sind etwas schwierig. Auch weil wir nicht wissen, wann sich die Muscheln reproduzieren. Derzeit nehmen wir an, dass es das Frühjahr ist. Im Aquarium könnten wir einen ganzen Lebenszyklus verfolgen. Jede Erkenntnis wirft aber bekanntlich wieder neue Fragen auf. Die Mondmuschel hat einen so einfachen Organismus, dass er auch gut geeignet ist, grundlegende Fragen der Mikrobiologie zu beantworten. Dafür haben wir aber noch fast acht Jahre Zeit."

Vorteilspartner CLUB WIEN

Märchenbühne "Der Apfelbaum"

Mit der CLUB WIEN-Vorteilskarte erhalten Mitglieder 10 Prozent Ermäßigung auf den Originalkartenpreis.

Erfahren Sie mehr 31088

WestLicht – Schauplatz für Fotografie.

Mit der CLUB WIEN-Vorteilskarte erhalten Sie 2 Euro Ermäßigung auf den Eintritt in das Fotomuseum WestLicht.

Erfahren Sie mehr 31116

Hochwertige Pflege für Bart, Haut und Seele

CLUB WIEN-Mitglieder erhalten 10 Prozent Ermäßigung auf den Einkauf im Webshop.

Erfahren Sie mehr 44419

Tanzschule Schwebach

Die Tanzschule Schwebach bietet Tanzkurse für Kinder, Jugendliche, Paare, Singles und Senioren. Von Paartanz aller Stile über HipHop bis Stepptanz reicht das vielfältige Angebot.

Alle Vorteilspartner