Jan Stienstra Thema: Kamiac Bakterien, Puder und
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1 Arnhem – Oktober – 2007 2007-27 Ref: Auteur: Jan Stienstra Thema: Kamiac Bakterien, Puder und Nährstoff. Einleitung: Angeboten wurde eine Untersuchung der Bakterien und eine Erklärung zur Tätigkeit von "getrockneten Bakterien “. - Gekodiert: Kamiac Bakterien und Nährstoff mit dem dazu gelieferten Erwärmungs Reaktor. - Puderproben 100% Bakterien. Untersuchungsplan Es wurden bereits diverse Untersuchungsmethoden ausprobiert, um darzulegen, wie die entstandenen Bakterien wachsen und die weitere Entwicklung dieser Bakterien. Um dieses anschaulicher zu machen, ist der wissenschaftliche Gesichtspunkt, durch sichtbare Fotos ersetzt, welche in Schritten wiedergegeben werden, ohne das der Inhalt verloren geht. Untersuchung - Puderzusammenstellung - Nährstoffzusammenstellung Die Zusammenstellungen wurden mit Hilfe eines Röntgen Micro Analyse Systems analysiert, um am Ende die Elemente analysieren zu können. Elementenanalysen bilden das Basisprinzip der Verbindungen. Es werden hier keine Verbindungen genannt. Zuchttest mit Agar - Puder und Nährstoff gezüchtet mit Erwärmungsreaktor wie in der Beschreibung angegeben - Die gezüchtete Lösung danach weiter gezüchtet auf einem Agar Nährungsboden Mikroskopische Untersuchung: - Licht Mikroscopie - Scanning Elektronen Microscopie en Röntgen Micro Analyse (RMA) - FISH Microscopie (Fluoricentie in situ Hybridisatie) Literatur Studium - Informationen der Universität Madrid - als Informationsquelle wurde die Unversität Nimwegen konsultiert - Information der Universität Groningen - General Microbiology Stanier, Ingraham, Wheelis, Painter. - Methoden der enzymatischen Analyse, Hans Ulrich Bergmeyer. - Biochemical-pathways, Gerhard Michal, Boehringer-Mannheim. 2 Puder – und Nährstoffzusammenstellungsanalyse Zu Beginn der Untersuchung, ist nach der Zusammenstellung der beiden Proben geforscht. Dies ist mit dem Ziel gemacht, heraus zu finden, welche Elemente in den beiden Proben enthalten sind. Von den Puderproben sind die folgenden Elemente analysiert. 100 % BACTERIA Atom % Element Carbon 29.9 Oxygen 20.2 Magnesium 0.3 Silicon 0.2 Sulfur 30.7 Calcium 1.6 Iron 17.2 Wt % 13.3 12.0 0.2 0.2 36.4 2.4 35.6 KATA MICRO BACTERIA Atom Wt Element % % Carbon 19.0 12.1 Oxygen 61.8 55.9 Magnesium 0.2 0.1 Aluminium 0.1 0.1 Silicon 0.1 0.1 Calcium 18.9 31.6 Weiterhin wurden auch Nebenelemente gefunden, welche kleiner sind dann 1%. Die unterstrichenen und fettgedruckten Elemente sind die, welche als extra Nebenelemete wahrgenommen wurden. Die Elemente Sulfur (Schwefel) en Iron (Eisen) kommen inhomogen vor in den Puderproben. KATA MICRO BACTERIA Atom % Element Carbon 16.3 Oxygen 51.1 Sodium 0.9 Magnesium 0.6 Aluminium 0.3 Silicon 1.3 Phosphor 0.3 Sulfur 8.8 Chloride 0.5 Potassium 0.1 Calcium 2.0 Iron 17.8 Wt % 7.9 33.0 0.9 0.6 0.3 1.4 0.4 11.4 0.8 0.2 3.2 40.0 Von den Proben 100% und Kata Micro Bacteria ist der Unterschied der Bakterienzunahme nicht sichtbar. Bakterien bestehen überwiegend aus Kohlenstoff. Aus den Messresultaten zwischen 100% und der Micro Bacteria, ist selbst in der Micro Bacteria mehr Kohlenstoff zu sehen, dann in den 100 % Bakterien. Die beiden Puder wurden inhomogen vermengt und es kann keine eindeutige Aussage über die Konzentration der Bakterien gemacht werden. Bei der Elementenanalyse sind die übrigen gemessenen Elemente von Interesse. 3 Diese gemeinsam gemessenen Elemente gehen eine Verbindung an, abhängig von dem gemengtem Medium, diese stellen den Nahrungsboden für die Bakterien dar. Zu jedem Typ Genus Bakterien gehört ein spezieller Typ Nährboden woran die Aktivität der Bakterien abgelesen werden kann. Nährstoffzusammenstellung Bei der Elementenanalyse, welche mittels der RMA Analyse Methode gemessen wird, kann nur in getrockneter Form analysiert werden. Der flüssige Nährstoff ist präpariert und eingetrocknet nach der biochemischen Methode. Die Zusammenstellung ist wie folgt. KATA BACTERIA NUTRIENT Element Carbon Oxygen Sodium Magnesium Silicon Phosphor Sulfur Chloride Potassium Calcium Atom % 52.9 44.4 0.3 0.2 0.1 0.1 0.1 0.6 1.4 0.1 Wt % 44.1 49.2 0.5 0.3 0.1 0.1 0.2 1.6 3.7 0.3 Das Produkt ist sehr hygroscopisch (nach dem Trocknen, wird es bei Kontakt mit der Luft (Feuchtigkeit) wieder flüssig!). Auffallend sind die Elemente Ca (Kalzium) in Puder mit mehr als 30% Atomgewicht (Wt%) und bei dem Nährstoff Potasium (Kalium) mit mehr als 3.7% Atomgewicht. Gleichzeitig stellen Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (Oxygen) ein wichtiges Nahrungselement dar. Die analysierten anwesenden Elemente, gehen im Wasser eine biochemische Verbindung an und erinnert mich an eine Genus Typ Bakterie, die das können. Bei den weiteren wahrgenommenen Elementen, sind keine toxischen Elemente wahrgenommen, sie bestehen überwiegend aus Mineralienverbindungen. 4 Scanning Elektronen Microscopie (SEM) Von den Puderproben (100% Bacteria) sind SEM Aufnahmen gemacht, zur Bilderkennung. Jan Stienstra SEM Bild zeigt, dass es grösstenteils aus Mineralienteilchen besteht. Im Bild sehen wir das eingekapselte Oval und die runden Teilchen, Zysten. (siehe gelbe Pfeile). Desweiteren sehen wir andere Informationen, welche auf ein natürliches Produkt hinweisen. Jan Stienstra Jan Stienstra Obenstehende Bilder zeigen, das Diatomeen in dem 100 % Puder anwesend sind. Dieses bedeutet, das das Produkt aus einem “natürlichem“ Prozess gemodifiziert ist. 5 Die Zysten Teilchen. Jan Stienstra Dieses typisch eingekapselte Teilchen, die Zyste, kommt vor, wenn sporeformer Bakterien anwesend sind. Die Hülle der Zyste ist reich an Kalzium (Ca) und fungiert als Ca+ ion. Das Ca+ ion ist der Basisnahrungsstoff, welcher nötig ist, für die Inaktivität der Endospore. (Endospore ist eine sporeformer Bakterie). Inaktivität: sie leben noch, aber sie sind nicht aktiv beteiligt. Wenn die Umstände günstig sind, wie extra (andere) Nahrungsstoffe und Temperatur, dann beginnen sie ein aktives Leben zu führen, das Auskeimen. Wenn das Auskeimen stattfindet, in einer Umgebung, ohne ausreichenden Nahrungsstoffen, bleibt die Keimzelle in einem Stadium stecken. Obenstehendes Bild, zeigt, das ein Teil der Zyste offen liegt. Im Inneren der Zyste nisten sich die inaktiven Endosporen ein. Zuchttest mit Agar Nahrungsstoff Die Bakterienzuchtteste werden durchgeführt, um zu überprüfen, um welchen Stamm (Stämme) es geht. Wir haben die Vermutung, das es sich um Endospore handelt, dies leiten wir aus den SEM Bildern und den Elementen Analysen ab, wir haben Literatur dazu bei verschiedenen Universitäten angefragt. Dies wurde gemacht, um herauszufinden, welche Nährstoffe nötig sind, um die mutmassliche Typ Gattung der Bakterien zu registrieren. Autotrophe Bakterien, und dann meinen wir nitrifizierende Bakterien, sind in einer derartigen Puderform grundlegend ausgeschlossen. Es sei denn das die Wissenschaft uns hier helfen kann. Eine wichtige Tatsache aus der SEM Untersuchung sind die Diatomeen und die kommen in dem natürlich Prozess vor. Aus diesem Blickwinkel ist ein Pfad Richtung dem “natürlichem Prozess “eingeschlagen. Mit anderen Worten, aus der Elementen Untersuchung, wobei die einzelnen Elemente wahrgenommen wurden, ist dem Nahrungspfad gefolgt, es sind die bekannten Patchway Nahrungsstoffwege abgesucht und dabei ist der durch uns gewählte Agar gebraucht. Der gewählte Agar ist ein bekannter Agar, der viel in der Lebensmittelindustrie, der Bioindustrie und in der Wissenschaft gebraucht wird 6 Die unten gezeigten Bilder lassen die Entwicklung von dem Typ Genus Bakterien sehen. Ausserdem benutzen wir reine Referenz-Bakterien, zur Bestätigung. Zur Vorbereitung des Zuchttestes ist das Puder und der Nährstoff vermengt und mit dem mitgelieferten Reaktor erwärmt. Dies wurde wie in der Gebrauchsanleitung des Kamiac beschrieben ausgeführt. Jan Stienstra Die SEM Untersuchung zeigt die Zyste. Die Zyste, welche eine Ca+ reiche Zusammenstellung enthält, hat in der inaktiven Phase eine Grösse von ±20 Micron (siehe SEM Bild). Während des Zuchttestes schwillt die Zyste auf, die in Berührung mit dem Agar Nahrungsboden kommt, nach dem Schwellen hat die Zyste eine Grösse von ± 0.3 mm. Nach einer Inkubationszeit von 2 Stunden (Temperatur von 30 °C) entstehen unten an der Zyste, die freikommenden Bakterien. (Siehe roten Kranz rundum Zyste). Als Referenz-Bakterie ist ein vergleichender Zuchttest ausgeführt, um letztendlich festzustellen, um welche Bakterien es geht. Zur Information: die rot gezeichnete Farbe gibt den Typ Gattung Genus und die Gattung Bakterie wieder. Wenn bei dem gebrauchten Agar keine rote Farbzeichnung entsteht, dann ist kein Typ Bakterien registriert. 7 Jan Stienstra Jan Stienstra Geregistrierte Referenz-Bakterien. Kamiac Bakterien mit daneben die Zyste. Spezifische Agar auf Bacillus subtillis sp.p Stämmen. Aus dem Zuchttest geht hervor, das es sich um Endospore von dem Genus Bacillus subtillis handelt. Bacillus subtillis ist die meist bekannte chemoheterotrophe grampositive Bakterie, welche im Grund, im Wasser, in der Luft, in Pflanzen, in Tieren und im Menschen (Darmflora) vorkommt. Es ist eine aerobe Bakterie (Sauerstoff benötigende Bakterie) und ist auch die meist getestete, geplagte und geärgerte Bakterie auf der Erde. In der Bio-Industrie werden grosse Mengen dieser Bakterie produziert, für pharmazeutische, agrarische, tierische und die Lebensmittelindustrie. Bacillus subtilus; Ein natürlicher Bodenorganismus, der gezüchtet wird aus dem natürlich Stamm und somit nicht genetisch manipuliert ist. Diese Bakterien verstärkten das Abwehrsystem der Pflanze, da sie einen Stoff abgeben, worauf die Pflanze reagiert. Dieser Signalstoff hat für die Pflanze dieselbe Wirkung, wie wenn sie durch einen bösartigen Organismus angefallen würde, und dann darauf reagiert, durch Abwehrstoffe abzugeben. So entsteht ein natürlicher Zustand von Bereitschaft gegen schädliche Organismen. Zweiter starker Punkt der des Bacillus subtilus ist, das es schädliche Bakterien und (pathogene) Schimmel bekämpft und so ein Gleichgewicht herstellt, das die schädlichen Bakterien keine Chance haben. 8 Bacillus subtillis scheint nach einer literarischen Untersuchung eine besondere Eigenschaft zu besitzen. Es ist ein Arbeitspferd und kann mehr als 7 Sorten Basen (Proteine) ausscheiden, sowie mehrere Sorten Sacharide. Diese derartigen ausgeschiedenen Stoffe werden benutzt, für die pharmazeutische Industrie z.B. für das Herstellen von medizinischen Produkten (wie Impfstoffe, Arzneien gegen Krebs (enzym proteolytic subtilisin), Waschmittel und Insulin. Daneben ist die Wissenschaft beschäftigt mit dem enträtseln der besonders geformten Proteine. (Enzyme, SPase). “In viel Organismen kommt nur eine SPase vor. Harold Tjalsma entdeckte, das B. subtilis Sieben SPasen besitzt. Eine wichtige Entdeckung ist, das diese Enzyme mit einer scheinbar identischen Funktion beteiligt sind, bei verschiedenen zellularen Prozessen. Drei SPasen scheinen essentiell für die Lebenskraft von B. subtilis Zellen zu sein. Überraschend genug zeigte eine der nicht essentiellen SPasen eine grosse Übereinstimmung mit Enzymen, welche vorkommen in höheren Organismen wie dem Menschen. Hierdurch ist in der Zukunft dieser Art SPase in einem relativ einfachen bakteriellem Modellsystem weiter zu untersuchen.“ Quelle: RUG Groningen. Desweiteren scheint die Bacillus subtillis eine besoders starke Bakterie zu sein. Bacillus subtillis ist beständig gegen Strahlung, hohen Temperaturen (bistot 120 °C) und niedrigen Temperaturen (5 °C) und ist immun gegen bestimmte chemische Stoffe wie einer KPBehandlung ! Sein Bruder, der Bacillus licheniformis sorgt für die Verminderung von Nitrat. Vermutlich enthalten die Kamiac Bakterien einen kleinen Anteil Bacillus licheniformis. Die angemachte Bakterienlösung hat einen süssholzartigen und schwer alkoholischen Geruch (Fermentation durch Belüftung (aeratie)). Bacillus subtillis kennt auch eine schlechte Eigenschaft. Er ist auch eine Kannibale, sobald wichtige Nahrungsstoffe fehlen, dann gibt der Bacillus subtillis Antibiotika ab und frisst danach seine ganze Familie auf und geht weiter schlafen. Quelle: José E. GonzálezPastor, Unidad de Genética Molecular, Hospital Ramón y Cajal, 28034 Madrid, Spain. Grüne Bacillus subtilli sind vitale Bakterien, rote Bacillus subtilli sind leblose Bakterien. Grüne essen die roten auf, und gehen danach schlafen. Was macht Bacillus subtilis mit Ammonium und Nitrit in unserem Teichwasser. Bacillus subtilis ist überall vorkommend (überall verbreitet in der Natur), entzieht Stickstoff (N) (als Stickstoffbinder) aus Luft, Wasser, Grund, sowie Pflanzen. Bacillus subtilis entfernt nicht selbst Ammonium, sondern bindet es an einem oder mehreren der 7 ausgeschiedenen Enzyme via Katalyse in einen anderen Stoff. Alle diese biochemischen Reaktionen geben chemische Stoffe ab, die es gut tun bei dem Wachstum von u.a. Pflanzen. Durch diese biochemischen Reaktionen wird das Ammonium sehr schnell entfernt. 9 Das Gebrauchen dieser Baccilis subtilis sp.p kann schon vorübergehend benutzt werden bei dem Starten eines Teiches. Bei dem Starten sind nämlich keine autotrophen Bakterien vorhanden. Dieses bedeutet, das innerhalb einer kurzen Zeit kein Stickstoffnährboden mehr vorhanden ist, für die Entwicklung von autotrophen Bakterien. Es gibt auch biochemische Mittel, die in diesem Fall als Nährstoff ausreichend sind, um autotrophe Bakterien zu entwickeln. Die Stickstoff enthaltenden Verbindungen, wie NO2-N Nitrit-Stickstoff, wird durch die Katalyse Peroxidaseenzymen oxidiert, zu der höheren Verbindung Nitrat. Der aufgelöste Stickstoff in der Wassersäule (Luft enthält 20% Sauerstoff und 80% Stickstoff), und wir pumpen dies mit den Luftpumpen in das Teichwasser). Stickstoff ist neben Kohlenstoff und Phosphor eine Quelle von Nahrungsstoffen für den Bacillus subtilis, um zu wachsen. Es sind viele Untersuchungen erfolgt, nach der Verbindung von Bacillus subtilis mit nitrifizierenden Bakterien. Denn es wird davon ausgegangen, das chemo-heterotrofe Bakterien den Wettstreit angehen und verdrängen (Krieg) die autotrophen Bakterien. Oder in speziellen Fällen wurde eine Symbiose begonnen. Kamiac: Ammonium Abnahme. Abbruchprozess von Ammonium bei unterschiedlichen Temperaturen. 10 Abbruchprozess von Nitrit bei unterschiedlichen Temperaturen. Um beweisen zu können, das wir es mit Endosporen zu tun haben, muss es Anweisungen nach der Struktur der Spore, genetisches Material, Fortpflanzung (Vegetation) und daneben eine Produktion von Ausscheidungen geben. Die aus den mit Agar gezüchteten Muster sind mit der Zyste präpariert worden und in der SEM untersucht. SEM Untersuchung nach sporeformer Bakterien. Die unten gezeigten SEM Bilder lassen den Auskeimungsprozess von Bacillus subtilus sehen. Foto 3 Jan Stienstra Foto 4 Jan Stienstra Untere Ansicht Zyste, Bruchfläche Ansicht, Kristalllinie gebrochen Kontaktfläche Agar Nährstoffboden. 11 Während dem Zuchtverfahren sind in der Zyste (Foto 3) Endospore / Bakterien gewachsen. Während des Wachstumsprozess kommt die Zyste unter “Druck” zu stehen. Der Teilungsprozess ( Vermehrung der Bakterien) geht so schnell (Chemo-heterotroph) das die Zyste spontan aufbricht. Foto 4, zeigt die Bruchfläche der Kristalllinie( Kristalle mit eckigen Formen). Diese Information zeigt uns, das während dem Teilungsprozess von der Endospore / Bakterien, auch die Zyste mit gewachsen ist, schwell Effekt, das durch die Kombination von Nährstoff, Wasser,Temperatur und dem Kalziumelementen. Sobald die Zyste aufgebrochen ist, kommen die Endosporen/Bakterien nach draussen. “Aktivierung von der Endospore passiert, wenn die Umgebung für die Bakterien günstiger wird. Nach der Aktivierung folgt die Keimung und das Wachstum (Fortpflanzung, Vegetation). Die Aktivierung tritt wahrscheinlich durch die Erhitzung des Kalzium, der Dipicolinesäure und Stückchen Mucopeptide werden ausgeschieden und die Schale wird aufgelöst. Die Lebensprozesse (metabolische Prozesse) kommen nach der Aktivierung wieder in Bewegung, der Sporenmantel reisst auf oder wird durch die Endospore absorbiert und die Endospore schwellt auf. Bei der weiteren Entwicklung wird die Zellwand geformt und der Sporemantel abgestossen. Die Entwicklung dauert 1 bis 2 Stunden.“ Quelle: Wikipedia. Die frei gekommenen Bakterien. Gelbe Pfeile sind die Endospore (Sporeformer). Die roten Pfeile die vegetativen (stabförmigen). Der blaue Pfeil den Teilungsprozess der Bakterien. Grüner Pfeil die ausscheidenden Stoffe. Gelber Pfeil, terminale Spore, wobei die Bakterie knüppelförmig ist ausgestülpt. 20.000 :1 Der unterste und der oberste Sporeformer (gelber Pfeil) ist vergleichbar mit dem unten stehenden Foto von Dr. Kasthuri Venkateswaran. Bacillus subtillis Sporeformer Foto: Dr. Kasthuri Venkateswaran, NASA – USA. 13 V= 60.000 x Jan Stienstra Bron: Charles P. Moran, Jr., Emory University School of Medicine. Bacillus subtillis spore. Ein Durchschnitt von der Spore. Die Spore besteht aus der Hülle (Coat) mit darunter der Cortex. Innendrin ist der Kern, welcher genetisches Material enthält (Core). Die erste ist eine Innenwand, die so genannte Cortex oder Schale, welche aus einer sehr dicken Lage einer speziellen Sorte Mukopeptide besteht, diese Lage bietet Widerstand zum sehr hohen Druck welcher auf der Zellmembran steht. Dieser hohe Druck wird durch den niedrigen Wasseranteil in der Sporeproplast verursacht, durch Diffusion wollen Wassermoleküle eindringen und hat die Sporeprotoplast die Neigung, um dann dicker zu werden, dieses „dicker werden“ muss durch die Cortex verhindert werden. Der niedrige Wasseranteil ist mitverantwortlich für die Resistenz gegen Hitze. Proteine halten besser ohne Wasser. Daneben sind die Proteine im Protoplasma “dauerhafter“ also hitzebeständiger gebaut wie in einer normalen Zelle. Eine zweite äussere Lage ist die Sporecoat, welche aus einem keratinartigem Eiweiss besteht, diese Coat (Hülle) ist verantwortlich für die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien: Desinfektionsmittel, aber auch Exo-Enzymen von anderen Bakterien in der Umgebung ( wodurch die Spore nicht vorzeitig abstirbt). Wenn die Sporenhülle geformt ist, erhält die Zelle seine lichtbrechenden Eigenschaften. Die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze entsteht erst, wenn die Protoplasma grosse Mengen Dipicolinesäure (einen Stoff, der nicht in normalen Zellen vorkommt) gebildet hat und viele Kalziumionen aufgenommen hat. 14 Die Auskeimung von Sporen Gerade gebildete Sporen bleiben im Ruhezustand, auch wenn sie in eine Umgebung gebracht werden, die optimal für die Auskeimung ist. Dieser Ruhezustand muss erst aufgehoben werden. Das Aufheben dieses Ruhezustandes nennt man auch Aktivieren, dieses Aktivieren kann passieren durch einen Hitzeschock, auch ein niedriger pH Wert kann aktivierend arbeiten. Aktivierung. Kommen aktivierte Sporen in eine günstige Umgebung, dann kann die Auskeimung stattfinden. Dieses kann in nur wenigen Minuten passieren. Der Prozess findet statt innerhalb der Sporecoat. Kalzium, Dipicolinesäure und Stückchen Mukopeptide werden ausgeschieden. Die Schale wird vernichtet, aber die Sporecoat bleibt. Für die Auskeimung ist der eine oder andere Impuls (oft ein Zucker) nötig. Wenn die Auskeimung in einer Umgebung stattfindet, wo nicht genug Nährstoffe vorhanden sind, dann bleibt die Spore in dem Stadium stecken. Auskeimung der Endosporen und Umformung zu einer vegetativen Zelle. Gelber Pfeil, Spore. Roter Pfeil, vegetative Zelle. Weisser Pfeil: beginnende terminale Spore, wobei die Spore beginnt, sich knüppelförmig auszustülpen. 15 Entwicklung von Bacillus subtillis Bakterien. Detail der Entwicklung Entwicklung Sind alle Nährstoffe (u.a. Stickstoff) vorhanden, dann geht der Prozess weiter, die Entwicklung. Quelle: Algemeen Microbiologie. Sachariden Bekannt ist, das Bacillis subtillis Sacharide und Lipo-Sacharide (LPS) ausscheidet. Liposacharide sind eine Kombination von Fetten und Zuckern oder einzeln. Laut Literatur bilden Sacharide durch die Komplexität von Zucker Ketten und Fette zur Sacharifikation. Sacharifikation ist eine Form der Verzuckerung von Stärke. Poly-Sacharide (EPS) sind Ketten von einfachen oder mehrfachen Zuckern. Diese komplexe Kettenreihe von Sachariden bilden eine gelleartige Ablagerung, wenn sie in Kontakt mit Nährboden, Kohlenstoff (C) kommen. Unteres Foto demonstriert die geleeartige Ablagerung, welche durch die Kamiac Bakterienlösung produziert wurde. Mit den angemachten Bakterien (Puder und Nutrient) ist eine sehr kleine Menge von 1 Tropfen auf den reinen Kohlenstoff (C ) Nährboden gegeben worden und danach 2 Stunden kubiert. 16 Foto 6 Kleiner Tropfen Bakterienlösung nach 2 Stunden ausgewachsen zu einer geleeartigen Ablagerung. Foto 5 Zeigt das Tröpfchen Lösung. Der schwarze Kreis am Untergrund ist der Nährstoffboden, hier Kohlenstoff ( C). Foto 6 ist gemacht nach der Inkubationszeit von 2 Stunden. Die Abbildung zeigt, das die angemachten Bakterien Poly-Sacharide und/oder Lipo-Sacharide ähnliche Stoffe produzieren. Wie bereits eher erwähnt produzieren Bacillus subtillis mehrere verschiedene antibiotische, probiotische Stoffe und LPS und/oder LPS. Es ist eine komplexe Materie, was auch abhängig ist, von den Nährstoffboden, welchen Bacillus subtillis bekommt und später aus seinem Körper die Ausscheidung von Stoffen produziert (Proteine). Hierbei spielt Kalium (K) auch eine wichtige Rolle. In unserer Untersuchung von Kaldness- und Siporax- Trägermaterial sind auch Formen von Sachariden gefunden. Möglicherweise hat Bacillus subtillis einen Beitrag geliefert zur Produktion dieser Stoffe. 17 FISH Microkopie. (Fluorescentie In Situ Hybridisatie) (Confocaal Laser Scan Microscopie) Eine andere Art von methodischem Zuchttest, ist eine Lösung von Puder und Nutrient zufügen an ein Algenbett. Die Algen werden mittels Präparation (hibridisatie) auf einem grossen Objektglas mit Zufügung der Kamiaclösung getan und abgedeckt mit einem Abdeckglas, und danach unter das FISH Mikroskop gelegt. Algen enthalten als Hauptelement Kohlenstoff (C ) und nehmen Stickstoffverbindungen aus dem Wasser auf. Wie bereits früher genannt, nehmen die Sporeformerbakterien die Stickstoffverbindungen weg aus der Umgebung der Algen. Die Algen haben auf die Dauer keine Stickstoffverbindungsaufnahme mehr und vermindern ihr Wachstum. Ausserdem entsteht durch die Peroxidase Ausscheidung und durch Katalyse H2O2 (Wasserstoffperoxid). H2O2 oxidiert auch die Algen. Diese Untersuchung zeigt, das die Zyste nach 2 Stunden aufgegangen ist. Die Sporeformer sind aus der Zyste frei gekommen. Foto 7 zeigt die Beginnsituation, Foto 8 die nach 2 Stunden. Foto 7 Die orange farbene Perlenschur sind die Algen. Blau/Grün ist die Zyste. Foto 8 Die Anwesenheit der Algen ist vermindert. Blau / Grün Zyste. Die Zyste ist offen und enthält hohle Räume. Die Endosporen sind freigekommen und beginnen zu aktivieren. Hier fehlt das Bild der Bakterien, die nicht hybridisiert sind. 18 20 Einige Hintergrundinformation über bakterielle Prozesse. In Bezug auf bakterielle Abbauprozesse werden manchmal noch Begriffe durcheinander geworfen oder verkehrt gebraucht. Ausserdem ist es nicht immer deutlich, was welche Bakteriengruppe (Genus) tut, darum diese Hintergrundinformation, worin probiert wird, das eine und andere in verständlicher Sprache auszulegen, ohne Beeinträchtigung der Richtigkeit und der Inhaltlichkeit. Bakterien sind unterteilt in zwei Gruppen, den heterotrophen und den autotrophen Bakterien. Die heterotrophen holen ihre Energie aus der Umsetzung von organischem Material wie Futterresten, Ausscheidungen (faeces), usw. Die autotrophen holen ihre Energie im Prinzip aus der Umsetzung von anorganischen (= nicht organischen) Verbindungen wie Ammonia(k) und Nitrit. Innerhalb dieser Gruppen wird wieder der Unterschied gemacht zwischen Bakterien die dies immer können und auch nur können; die sogenannten obligaten (verpflichteten) heterotrophen und die fakultativ heterotrophen die es so machen, wie es ihnen gerade auskommt. Wenn die Gelegenheit da ist, dann können sie auch ihre Energie aus der Umsetzung von Ammonia(k) holen. Dasselbe gilt für die autotrophen Bakterien, also obligat und fakultativ. Beim obligat sein, wird auch noch ein Unterschied gemacht zwischen so genannten Fotoautotrophen und Chemoautotrophen. Die Fotoautotrophen haben Licht nötig, sonst wachsen sie nicht und die Chemoautotrophen haben ihren speziellen Nahrungsstoff nötig, z.B. Ammonia(k) oder Nitrit. Welche Bakterien spielen nun eine Rolle in den Abbauprozessen, die sich in einem Teichsystem abspielen ? An erster Stelle die heterotrophen Bakterien, die die so genannte Mineralisation in Gang setzen, das heisst, organische Verbindungen werden in anorganische Verbindungen wie CO2 und Ammonia umgesetzt. Bei dem folgenden Prozess, der Nitrifikation, kommen die Autotrophen an die Reihe. Sie sind verantwortlich für die Umsetzung vom giftigen Ammoniak- das extra k’tje gibt an in welcher Form es anwesend ist, der pH spielt hierbei eine grosse Rolle – in das auch giftige Nitrit und das viel weniger giftige Nitrat. Wenn die Nitrifikation gut verläuft, ist kein Ammonia und Nitrit mehr im Teichsystem mit den Hobbysetchen messbar! Übrigens verlaufen beide Prozesse (Mineralisation und Nitrifikation) nur gut unter sauerstoffreichen (aëroben) Verhältnissen! Denitrifizierende Bakterien dagegen sind wieder heterotroph, sie holen ihre Energie aus organischen Verbindungen (z.B. Zucker und Alkohol), wobei sie Gebrauch machen von dem Sauerstoff, woraus Nitrat aufgebaut ist (Nitrat ist aufgebaut aus Sauerstoff und Stickstoff). Dieser Prozess verläuft allein unter sauerstofflosen Verhältnissen (anaëroob) und sauerstofflos ist nicht dasselbe wie sauerstoffarm !!! Bei Mangel an Nitrat als Sauerstofflieferant, können manche Bakterien Sorten den Sauerstoff aus Sulfat holen, dies sind dann die sogenannten sulfatreduzierenden Bakterien. Das diese Bakterien tätig sind, kann man an dem Geruch wahrnehmen, es riecht nach faulen Eiern, da Schwefelwasserstoff gebildet wird. Was alle Bakterienprozesse gemein haben, ist, das dort so genannte Enzymsysteme an beteiligt sind. Diese Enzyme sorgen dafür, das die einzelnen Prozessetappen verlaufen, ohne ihre Eigenschaften dabei zu verlieren. Sie haben die Funktion eines Katalysators (vergleichbar mit dem Katalysator eines Auspuffs) und sind auch empfindlich für „ Vergiftung“ wodurch sie ihre Wirksamkeit verlieren. Aber dadurch, das die Bakterien sich vermehren, wird der Verlust kompensiert. 21 Es gibt noch zwei deutliche Unterschiede zwischen heterotrophen und autotrophen Bakterien und das ist die Fortpflanzungsschnelligkeit oder besser gesagt, die Teilungsschnelligkeit. Manche Heterotrophen können sich innerhalb von einer Viertelstunde teilen, bei Autotrophen liegt die Schnelligkeit viel niedriger und kann es schon 24 Stunden dauern, bevor eine Teilung stattfindet. Hier ist dann gleich einer der Fehlschlüsse bei dem biologischen Abbauprozess bloss gestellt. Die Mineralisation ist schon “vollkommen” betriebsam, wenn die Nitrifikation erst noch Anfangen muss, in noch nicht völlig gereiften Teichsystemen, manifestiert sich das in messbaren Mengen von anwesendem Ammonia und Nitrit. Ausgehend von einem Teilungszyklus von 15 Minuten für eine heterotrophe Bakterie und für eine autotrophe (lese nitrifizierende) von 24 Stunden, sind nach 24 Stunden nur noch 2 nitrifizierende Bakterien und schon Trilliarden (1x 1028) heterotrophe Bakterien vorhanden. Es ist deutlich, das die Nitrifikation dann zurück bleibt und Ammonia(k) sich anhäuft. Wenn sie jetzt denken, das allein die autotrophen Bakterien verantwortlich sind für die Umsetzung von Ammonia(k) und Nitrit zu Nitrat, haben sie es falsch, auch Heterotrophe können dies. Wahrscheinlich weniger gut dann echte nitrifizierende Bakterien, aber durch die schnelle Teilbarkeit, können sie im Beginn einen substanziellen Beitrag liefern in der „Nitrifikation“. Letztendlich soll der Prozess doch durch die echten nitrifizierenden Bakterien ausgeführt werden (Nitrosomas und Nitrobakter Sorten). Im Beginn dieser Hintergrundinformation, habe ich gesagt, das der Verbrauch von organischen Verbindungen eine Eigenschaft der heterotrophen Bakterien ist. Um die Aufregung jetzt noch ein bisschen schlimmer zu machen, aus der Untersuchung ist hervor gekommen, das die echten nitrifizierenden Bakterien (autotroph) auch bestimmte organische Verbindungen umsetzen bzw. aufnehmen können. Nach der Literatur bilden nitrifizierende Bakterien keine Sporen und sind nach dem Trocknen nicht mehr lebensfähig. Auch über das Gefriertrocknen von nitrifizierenden Bakterienkulturen läuft eine Diskussion und wird ihre Lebensfähigkeit bestritten. Was sie hieraus ableiten können: getrocknete und gefriergetrocknete Präparate sind verdächtig, höchstens die Enzymsysteme die möglicherweise noch anwesend sind, können einen Beitrag im Nitrifikationsprozess liefern. Jan Stienstra
