Antragsteller:in

Dr. Karen Krüger
Universität Bremen
Fachbereich 02 - Biologie und Chemie
Arbeitsgruppe Mikrobielle Ökophysiologie
Leobener Straße 
28359 Bremen

Projektbeschreibung

Der Klimawandel hat erhebliche Auswirkungen auf den biogeochemischen Kreislauf von Elementen in antarktischen Küstensedimenten. Das verstärkte Abschmelzen des Gletschereises führt zu einem erhöhten Eintrag von suspendierten Mineralien in die Sedimente, was wiederum die zugrunde liegenden mikrobiellen Prozesse und Gemeinschaften beeinflusst. In marinen Oberflächensedimenten spielen Mikroorganismen eine zentrale Rolle, insbesondere bei zwei Schlüsselprozessen: der Sulfatreduktion und der Metalloxidreduktion. Diese Prozesse sind unerlässlich für die letzten Schritte der Oxidation organischer Stoffe zu CO2. Mithilfe von 16S-ribosomalen-RNA Analysen sowie Anreicherungs- und stable isotope probing (SIP) Experimenten konnten verschiedene Bakteriengruppen in polaren Küstensedimenten identifiziert werden, die an der dissimilatorischen Eisen- und Sulfatreduktion beteiligt sind. Eine dieser Gruppen, Sva1033 aus der Ordnung Desulfuromonadales, wurde durch in-situ Analysen als Schlüsselorganismus für die Eisenreduktion identifiziert. Inkubationsexperimente über ein breites Temperaturspektrum verdeutlichten die hohe Anpassungs- und Widerstandsfähigkeit der Sva Gruppe. Trotz ihrer zentralen Bedeutung in diesen Ökosystemen sind die genetischen Eigenschaften von Sva und anderen Schlüsselarten bisher nur unzureichend untersucht. Genetische Daten zu mikrobiellen Gemeinschaften in der Antarktis sind in öffentlichen Datenbanken stark unterrepräsentiert, was unser Wissen über das genetische Potenzial und die spezifischen Funktionen der zentralen Mikroorganismen stark einschränkt. Um diese Wissenslücken zu schließen, werden wir in diesem Projekt einen Data Mining Ansatz verfolgen und bereits veröffentlichte 16S Amplikon-Sequenzierungdaten, metagenom-assemblierte Genome und Metagenome verwenden. Data Mining beschreibt die Extraktion von Wissen aus großen Datensätzen, um Erkenntnisse, Muster oder Trends zur Beantwortung spezifischer Forschungsfragen zu gewinnen. Die zentralen Ziele dieses Projekts sind: 1) die Identifikation mikrobieller Schlüsselarten in antarktischen Küstensedimenten mithilfe von Netzwerkanalysen, 2) die Untersuchung des genetischen Repertoires dieser Schlüsselarten, um deren ökophysiologische Rollen und Verbreitung besser zu verstehen, und 3) der Vergleich der Phylogenie und des genetischen Repertoires von Schlüsselgruppen aus antarktischen Sedimenten mit jenen aus anderen Polarregionen. Durch die Analyse des genomischen Potenzials der mikrobiellen Schlüsselarten wollen wir tiefere Einblicke in die biologische Vielfalt und die Anpassungsfähigkeit dieser Gemeinschaften an Umweltveränderungen gewinnen. Gleichzeitig sollen genetische Verbindungen zu anderen Polarregionen erforscht werden. Diese Erkenntnisse sind essenziell, um zukünftige Reaktionen mikrobieller Gemeinschaften auf den Klimawandel besser vorhersagen zu können.

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