Mikrobielle Wettermacher

Ob es schneit, hängt nicht allein von Luftfeuchte und Temperatur ab. Eine amerikanisch-französische Forschergruppe hat ermittelt, dass die in Schnee enthaltenen “Eiskeime” häufig biologischer Natur sind. Mitunter scheinen erst Mikroben den Anstoß zur Bildung genügend großer Eiskristalle zu geben.

Zellen des Bakteriums Pseudomonas syringae enthalten ein Protein, dass die Bildung von Eiskristallen begünstigt. Bild: Courtesy of Shawn Doyle und Brent Christner, Louisiana State University

Eine detaillierte Aufklärung dieses Zusammenhangs könne helfen, die Wechselwirkung zwischen Klima und Biosphäre besser zu verstehen, schreiben die Forscher um Brent Christner von der Louisiana State University im Magazin “Science”. Auch sei es denkbar, dass die Initiierung von Niederschlag ein Element in der Ausbreitungsstrategie von Pflanzenschädlingen und anderen Mikroben sei.

Wasser kann erst bei Temperaturen um minus 40 Grad Celsius gefrieren, sofern es nicht Staubkörnchen und andere Partikel als Nukleationskeime enthält. Um mehr über die Rolle biologischer Eiskeime zu erfahren, untersuchten Christner und Kollegen Schnee, der in Montana, Alaska, Frankreich und in der Antarktis gesammelt worden war.

Pro Liter Schmelzwasser fanden die Forscher 4 bis 120 Nukleationskeime. Davon waren bis zu 100 Prozent empfindlich gegenüber einer Hitzebehandlung, bis zu 85 Prozent waren anfällig gegenüber dem bakterielle Zellwände abbauenden Enzym Lysozym. Solche Partikel können kaum mineralischer Natur sein, folgern die Forscher. Tatsächlich fanden sie in dem Schmelzwasser zahlreiche DNA enthaltende Partikel mit Abmessungen im Mikrometerbereich, wie sie für Bakterien typisch sind.

Brent Christner demonstriert seine bevorzugte Fortbewegungsweise bei der Feldforschung. Foto: Courtesy of Brent Christner, Louisiana State University

“Unsere Resultate lassen vermuten, dass derartige Partikel in der Atmosphäre weit verbreitet sind und, sollten sie auch in Wolken vorhanden sein, eine bedeutende Rolle bei der Eisbildung spielen könnten”, schreiben Christner und Kollegen. Dies gelte besonders dann, wenn die Temperaturen im Wolkeninneren nur mäßig kühl seien.

Forschung: Brent C. Christner, Department of Biological Sciences, Louisiana State University, Baton Rouge; Cindy E. Morris, Institut Nationale de la Recherche Agronomique, Unité de Pathologie Végétale UR407, Montfavet; und andere

Veröffentlichung Science, Vol. 319, p 1214, DOI 10.1126/science.1149757

WWW:
Christner Research Group, Louisiana State University
Eis-Nukleation
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