Mikroben mit Kompass: Wie und wozu Bakterien magnetische Organellen synthetisieren

Die Fähigkeit, sich in magnetischen Feldern zu orientieren, beschränkt sich nicht nur auf höhere Organismen, sondern findet sich auch in verschiedenen, schlammbewohnenden Bakterien. Diese können sich mittels besonderer intrazellulärer Organellen, den Magnetosomen, im Erdmagnetfeld ausrichten. Wahrscheinlich erleichtert diese so genannte "Magnetotaxis" den Bakterien die vertikale Navigation in ihrem natürlichen Lebensraum, der oberen sauerstoffarmen Sedimentschicht von Gewässern. Die Magnetosomen bestehen aus hochgeordneten, membranumgebenen Nanokristallen eines magnetischen Eigenminerals wie z.B. Magnetit und sind für ihre optimale Funktion als Magnetfeldsensor innerhalb der Zelle in linearen Ketten angeordnet.

Am Lehrstuhl für Mikrobiologie wird seit Jahren die Biosynthese und Funktion dieser einzigartigen Organellen erforscht. Im Vortrag werden dazu ausgewählte aktuelle Beispiele vorgestellt. Insbesondere untersuchen wir die molekularen Mechanismen, die die Biomineralisation von Magnetosomenkristallen mit definierter Form und Größe sowie deren intrazelluläre Anordnung innerhalb der Bakterien steuern.

Aufgrund ihrer besonderen magnetischen und physiko-chemischen Charakteristik stellen bakterielle Magnetosomen außerdem Magnet-Nanopartikel mit technisch bisher unerreichten Eigenschaften dar. Ein weiterer Teil unserer Arbeiten zielt daher auf die Entwicklung von magnetischen Bio-Hybridmaterialien für verschiedene biomedizinische und nanobiotechnologische Anwendungen ab.