Wir können den unterschiedlichen Bedarf an molekularem Sauerstoff leicht beobachten, indem wir Bakterien in Thioglykolat-Röhrchenkulturen wachsen lassen. Eine Reagenzglaskultur beginnt mit autoklaviertem Thioglykolatmedium, das einen geringen Anteil an Agar enthält, damit sich die beweglichen Bakterien im Medium bewegen können. Thioglykolat hat stark reduzierende Eigenschaften, und durch das Autoklavieren wird der meiste Sauerstoff herausgespült. Die Röhrchen werden mit den zu testenden Bakterienkulturen beimpft und bei einer geeigneten Temperatur bebrütet. Mit der Zeit diffundiert der Sauerstoff langsam von oben durch die Thioglykolat-Röhrchenkultur. Die Bakteriendichte nimmt in dem Bereich zu, in dem die Sauerstoffkonzentration für das Wachstum des jeweiligen Organismus am besten geeignet ist.
Das Wachstum von Bakterien mit unterschiedlichem Sauerstoffbedarf in Thioglykolatröhrchen ist in Abbildung 7.10 dargestellt. In Röhre A befindet sich das gesamte Wachstum im oberen Teil der Röhre. Bei den Bakterien handelt es sich um obligate (strikte) Aerobier, die ohne reichliche Sauerstoffzufuhr nicht wachsen können. Röhrchen B sieht aus wie das Gegenteil von Röhrchen A. Die Bakterien wachsen am Boden von Röhrchen B. Es handelt sich um obligate Anaerobier, die von Sauerstoff getötet werden. Röhrchen C zeigt starkes Wachstum am oberen Ende des Röhrchens und Wachstum im gesamten Röhrchen, ein typisches Ergebnis bei fakultativen Anaerobiern. Fakultative Anaerobier sind Organismen, die in Gegenwart von Sauerstoff gedeihen, aber auch in dessen Abwesenheit wachsen, indem sie auf Gärung oder anaerobe Atmung angewiesen sind, wenn es einen geeigneten Elektronenakzeptor außer Sauerstoff gibt und der Organismus in der Lage ist, anaerob zu atmen. Die aerotoleranten Anaerobier in Rohr D sind gegenüber der Anwesenheit von Sauerstoff gleichgültig. Sie verbrauchen keinen Sauerstoff, weil sie normalerweise einen fermentativen Stoffwechsel haben, aber sie werden durch die Anwesenheit von Sauerstoff nicht geschädigt, wie es bei obligaten Anaerobiern der Fall ist. Röhrchen E auf der rechten Seite zeigt eine „Goldlöckchen“-Kultur. Der Sauerstoffgehalt muss für das Wachstum genau richtig sein, nicht zu viel und nicht zu wenig. Diese mikroaerophilen Bakterien benötigen ein Minimum an Sauerstoff für ihr Wachstum, etwa 1 % bis 10 %, also deutlich weniger als die 21 %, die in der Atmosphäre vorkommen.
- Würden Sie erwarten, dass die ältesten bakteriellen Linien aerob oder anaerob sind?
- Welche Bakterien wachsen am oberen Ende einer Thioglykolat-Röhre, und welche am unteren Ende der Röhre?