Die unterschätzte Rolle des Recyclings intakter Metabolite für die Umsatzraten der organischen Bodensubstanz

Obwohl Sorption an Mineraloberflachen als dominierender Prozess zur Erklarung des langsamen Umsatzes mineralassoziierter organischer Bodensubstanz (OBS) dient, widerspricht diese Idee einer zunehmenden Zahl an Inkubationsstudien, die zeigen, dass fur niedermolekulare Substanzen nicht nur die mikrobielle Aufnahme kompetitivier als die Sorption ist, sondern auch sorbierte Substanzen in hohem Mase desorbiert und mikrobiell verwertet werden konnen. Dabei wurde gezeigt, dass sich die Verstoffwechselung desorbierter Substanzen zugunsten eines erhohten Recyclings verschiebt. Dies wirft die Frage auf, ob Recycling von intakten Metaboliten, d.h. unter Erhalt des Kohlenstoffgerustes, generell ein bisher stark unterschatzter Prozess ist, der die relativ hohen 14C Alter der OBS teilweise erklaren kann. Nach Applikation hoher Toxindosen konnte nachgewiesen werden, dass die nachfolgende Reetablierung der mikrobiellen Gemeinschaft zu grosem Anteil auf Recycling der Nekromasskomponenten der Vorgeneration basiert. Intaktes Metabolitrecycling ist jedoch unter steady-state Bedingungen nur auserst schwierig von der direkten Stabiliserung zu unterscheiden. Um diesen Prozess im Fliesgleichgewicht nachzuweisen muss 1) ein Biomolekul untersucht werden, dessen Biosyntheseweg so aufwandig ist, dass Recycling einen deutlichen Vorteil fur die Zelle im Vergleich zur Neusynthese darstellt, 2) dieses Biomolkul in lebenden Zellen in einer anderen Form gebunden sein, als die zu recycelnde Einheit in der Bodenlosung, so dass beide Zustandsformen unterschieden werden konnen und 3) dieses Biomolekul positionsspezifisch isotopenmarkiert zugegeben werden, so dass uber einen identischen Einbau der Positionen die Intaktheit des Kohlenstoffgerustes nachgewiesen werden kann. Am Beispiel der Alkylketten von Fettsauren, die in mikrobiellen Zellen primar als Phospholipide in den Membranen gebunden sind, soll dieses Prinzip veranschaulicht werden. Eine erste Abschatzung des intakten Recyclings von Alkylketten durch Mikroorganismen in Boden zeigt, dass von den 0.03% der basierend auf Alkyl-Kohlenstoff neugebildeten PLFA mehr als 75% aus intaktem Recycling dieser Ketten hervor gingen. Obwohl der Beitrag des Recyclings intakter Metabolite zur Umsatzzeit der gesamten OBS aufgrund der geringen Anzahl bisher untersuchter Metabolite noch nicht final quantifiziert werden kann, untermauern die hier vorgestellten Ergebnisse jedoch die hohe Relevanz dieses Prozesses fur die Dynamik der OBS.