Mitarbeiter an diesem Thema: Andreas Klingl, Cordula Neuner, Dr. Harald Huber, PD Dr. Reinhard Rachel und Prof. Dr. Michael Thomm
in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. G. Schmalz, Zahnklinik der Uni Regensburg, sowie Prof. Dr. W. Depmeier und Katja Etzel, Kiel


Mikroorganismen auf Mineraloberflächen: Einfluss der Struktur und der kristallographischen Orientierung auf den mikrobiellen Angriff auf Pyrit

 

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Geowissenschaften der Universität Kiel (Leiter der AG Kristallographie: Prof. Dr. Wulf Depmeier) wird in diesem Projekt die Orientierungsabhängigkeit der mikrobiellen Oxidation von Pyrit durch unterschiedliche mesophile Bakterien und thermophile Archaeen untersucht. Dabei wird die Zerstörung des Pyrits als Funktion verschiedener experimenteller Parameter wie pH-Wert, Temperatur, Stamm der Mikroorganismen, Zusammensetzung der Nährmedien, Herkunft und Zusammensetzung der Mineralprobe usw. beobachtet. Ziel ist es, Fragen nach den grundlegenden Mechanismen der mikrobiellen Pyritauflösung zu beantworten: welche Kristallfläche wird von den Mikroben angegriffen und besiedelt? welche Strukturen sind an der Interaktion beteiligt?

Epifluoreszenz-Mikroskop- (Abb. 3b,d) und Rasterelektronenmikroskop- (SEM) Aufnahmen (Abb. 1) zeigen, dass einige Bakterien-Stämme sich fast gänzlich an die Mineraloberflächen anheften, wogegen andere Stämme überwiegend frei im Kulturmedium verbleiben. Dabei entstehen innerhalb weniger Tage typische Korrosionsmuster wie Kanäle oder umgekehrte Pyramiden (Abb. 2).

Mit Hilfe dieser Untersuchungen wollen wir versuchen, offene Fragen, wie z.B. nach dem (in-)direkten Auflösungsmechanismus, der Spezifizität der Mikroorganismen für bestimmte Pyrit-Oberflächen und ausgewählte Metallionen, und der Art der Mikroben-Oberflächen-Interaktion zu beantworten.


Abb. 1:Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Zellen des Bakterium A. ferrooxidans, die auf einer Oberfläche eines Pyritkristalls festheften. Balken: 20 µm


Abb. 2: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Fläche eines Pyritkristalls, nach 6-wöchiger Inkubation mit Sulfolobus-Zellen. Das Bild zeigt inverse pyramidale Strukturen auf einer natürlichen {100} Oberfläche. Balken: 10 µm

 

Lichtmikroskopie von Sulfolobus metallicus auf Pyrit Epifloureszenzmikroskopie von Sulfolobus metallicus auf Pyrit
Lichtmikroskopie von Thiobacillus prosperus auf Pyrit Floureszenzmikroskopie von Thiobacillus prosperus auf Pyrit
Abb. 3: Adhäsion von Mikroorganismen auf Oberflächen von Pyritkristallen. a,c: Lichtmikroskopie
b,d: Fluoreszenz-Mikroskopie nach DAPI-Färbung. a und b: Sulfolobus, c und d: Thiobacillus prosperus

 

Gefördert durch die DFG (Projekt TH422/9-2)