Synthesebereich 3: Umfassendes Verständnis der vom Mikrobiom durchgeführten Prozesse und funktionellen Merkmale sowie seiner saisonalen und räumlichen Dynamik auf Ökosystemebene Auswirkungen von Umweltdynamik und Störungen auf das Makrozoobenthos

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gabriele Gerlach
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379417748

Wirtsassoziierte Mikrobiome (Bakterien, Archaeen und kleine Eukaryoten, vertreten durch Meiofauna, einzellige Algen und Pilze) können die Fitness ihres Wirts und dessen Anpassung für Umweltbedingungen und -veränderungen auf verschiedene Weise beeinflussen. Sie können die Entwicklung und Physiologie des Wirts verändern, die Krankheitsresistenz fördern, die Toleranz des Wirts gegenüber Stress und Trockenheit erhöhen und das Nischenspektrum modulieren. Aufgrund ihrer schnellen Vermehrung können Mikroben die phänotypische Plastizität ihrer Wirte sehr schnell beeinflussen - viel schneller als eukaryotische Wirte sich durch genetische Rekombination und natürliche Selektion anpassen können. Daher können wirtsassoziierte Mikrobiome als Beschleuniger der Anpassungsfähigkeit von Eukaryoten an veränderte Umweltbe-dingungen dienen. Bislang wurden die meisten Mikrobiomstudien an einzelnen Wirten oder spezifischen Umweltkompartimenten durchgeführt. Dies schränkt ein umfassendes Verständnis der vom Mikrobiom ausgeführten Prozesse und Funktionen sowie seiner saisonalen und räumlichen Dynamik auf der Ebene des Ökosystems ein. In der vorangegangenen Phase von DynaCom haben wir zusätzlich zu Metabarcoding-Ansätzen metagenomische Analysen entlang des Land-Meer-Gradienten durchgeführt, um Mikrobiomkomplexe von Pflanzen, Käfern, Polychaeten, Boden und Sediment aus einem hochdynamischen Küstengebiet im Wattenmeer zu identifizieren. Wir fanden heraus, dass die Saisonalität den größten Einfluss hat, gefolgt von der Zonierung entlang des Land-Meer-Gradienten, den Gezeiten und schließlich den zirkadianen Rhythmen. Spannenderweise fanden wir in Polychaeten nach einem natürlichen Hitzestress denselben Bakterienstamm Endozoicomonas, der vermutlich die Hitzeresistenz von Korallen beeinflusst. In einem Syntheseprojekt wollen wir nun die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der analysierten Mikrobiome aus verschiedenen Zonen und Wirten am Land-Meer-Übergang bestimmen. Wir werden die funktionellen Merkmale der Mikrobiome von Wirten analysieren, die unterschiedlichen Temperaturen, Salzgehalten und Störungen ausgesetzt sind. Unseres Wissens ist dies der erste Versuch, die Grenzen der Mikrobiomanalyse einzelner Wirtsorganismen zu überwinden, um ein ganzheitliches Verständnis der Vielfalt und der potenziellen Funktionen von Mikrobiomen von verschiedenen Wirten und Gebieten innerhalb eines Ökosystems zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2716: Räumliche Ökologie von Lebensgemeinschaften in hochdynamischen Landschaften: von der Inselbiogeographie zu Meta-Ökosystemen [DynaCom]
• Mitverantwortliche: Privatdozent Dr. Bert Engelen; Dr. Simon Käfer