We do culture

Dear interested reader, colleagues, friends and families,

we are still moving through the Atlantic Ocean, sampling seafloor sediments and different water bodies in up to 5100 m depth. We are interested in all forms of life, many range in size between 0.0000001 m for microbes and 1 m for the mahi-mahi fish. Our main interests are the biggest microbes, the single-celled eukaryotes (protists), in the deep sea and we collect and fix or freeze them for later analysis in the home lab in Cologne. But there is also a wonderful technique to investigate them already on board and to bring them home alive: we do culture. Our samples contain mainly water, that is the habitat for a diversity of protists. The water volume is distributed into many wells, diluting the diversity step by step. Eventually, we want to have a single cell and its descendants isolated. You may imagine that the dilution steps multiply our work dramatically. The sheer number of samples leads to hundreds of culture bottles and requires the daily work of many helping hands (Image 1-6).

Once we get a sample from the multicorer or the CTD rosette sampler, a bit of water is given into a culture bottle. It already contains cereal grass or quinoa, which are the carbon source for bacteria. They are the ones eaten up by protists. Johanna Ahlers, Yana Feuling and René Meissner are Bachelor students from Cologne and, with the help of our Master and PhD students, they take care for the protist cultures. “Each day we hope to find a pure culture, but it is not easy to do work under sterile conditions on the ship”, explain Yana and Johanna. They get fresh sea water (using the famous bucket on board, the “Pütz”) and boil it to destroy all microbes, which would contaminate the pure cultures. René will write his Bachelor thesis about the work and adds, “Sometimes, I look through over 400 culture bottles per day”. Their efforts are convincing, they found already amazing species and will have the first isolates from the deep seafloor soon. Some of those protists can be studied on the ship (see the last blog, “Protists under pressure”) and they will receive even more attention in our laboratories in Cologne. It will be exciting, which function they might have in the food web to regulate the carbon flux in the ocean.

Your M139 team

–

Liebe interessierte Leser, Kollegen, Freunde und liebe Familien,

wir bewegen uns immer noch durch den Atlantischen Ozean und beproben den Meeresgrund sowie verschiedene Wasserkörper in bis zu 5100 m Tiefe. Dabei interessieren wir uns für jede Form von Leben, viel bewegt sich in der Größenordnung zwischen 0,0000001 m für Mikroben und 1 m für die Goldmakrele. Wir konzentrieren uns auf die größten Mikroben, die eukaryotischen Einzeller (Protisten), in der Tiefsee. Für ihre Erforschung fixieren wir sie und frieren sie tief für ihre spätere Analyse im Labor in Köln und teilweise hier an Bord. Aber es gibt auch eine wunderbare Technik sie schon an Bord zu erforschen und sie lebend nach Hause zu bringen: Wir kultivieren sie. Unsere Proben bestehen hauptsächlich aus Wasser, das den Lebensraum für eine Diversität an Protisten darstellt. Das Wasservolumen wird mehrfach aufgeteilt, wodurch die Diversität schrittweise reduziert wird. Letztendlich möchten wir damit einzelne Individuen und ihre Nachkommen isolieren. Sie können sich vorstellen, dass sich unsere Arbeit durch die Verdünnungsschritte dramatisch vervielfacht. Die schiere Anzahl an Proben führt zu Hunderten von Kulturflaschen und verlangt die tägliche Arbeit von vielen helfenden Händen (Bild 1-6).

Sobald wir eine Probe aus dem Multicorer oder dem CTD-Kranzwasserschöpfer erhalten haben, wird ein bisschen Wasser davon in eine Kulturflasche gegeben. Diese enthält bereits Weizen oder Quinoa, was als Kohlenstoffquelle für die Bakterien dient. Diese wiederum werden von den Protisten verspeist. Johanna Ahlers, Yana Feuling und René Meissner sind Kölner Bachelor-Studenten und kümmern sich mit Hilfe unserer Master-Studenten und Doktoranden um die Kultivierung der Protisten. „Wir hoffen jeden Tag eine reine Kultur zu finden, allerdings ist steriles Arbeiten hier an Bord ziemlich schwierig“, erklären Yana und Johanna. Sie nehmen frisches Meerwasser für die Kulturen (dabei kommt der berühmte Bordeimer zum Einsatz, die „Pütz“) und kochen es, um die Mikroben darin zu zerstören. Diese würden die Kulturen verunreinigen. René wird u.a. darüber seine Bachelorarbeit schreiben und fügt hinzu „manchmal überprüfe ich über 400 Kulturflaschen pro Tag“. Ihre Arbeit ist vielversprechend, sie haben bereits aufregende Arten gefunden und haben bald erste Isolate vom Meeresgrund erzeugt. Manche dieser Protisten werden schon an Bord näher untersucht (lesen Sie dazu den letzten Blog, „Protists under pressure“) und werden in unseren Laboren in Köln noch mehr Aufmerksamkeit erfahren. Es wird spannend sein, welche spezifische Funktionen sie im Nahrungsnetz einnehmen, um die Kohlenstoffflüsse im Ozean zu regulieren.

Ihr M139-Team