Genomische Erforschung mikrobieller Prozesse in einem aktiven Riftsystem

• Antragsteller: Dr. Daniel Lipus
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419459207

Trotz wachsendem wissenschaftlichem Interesse und industrieller Bedeutung sind die terrestrische, subterrane Biosphäre und die dort vorkommenden, geologischen und biologischen Prozesse noch weitgehend unerforscht. Neuere Untersuchungen in der geologisch aktiven, subterranen Eger Rift-Region lieferten Erkenntnisse zur mikrobiellen Zusammensetzung und den Auswikungen der einzigartigen Untergrundbedingungen, die aus hohen CO2-Konzentrationen, niedrigen pH-Werten, seismischer Aktivität und hohen Temperaturen bestehen, auf mikrobielle Populationsdynamiken. Dabei wird angenommen, dass die seltenen geochemischen Bedingungen eine, für beschleunigte und einzigartige mikrobielle Prozesse günstige, Umgebung bieten, und so das unterirdische Umfeld dieser Region zu einem "Hotspot" für mikrobielles Leben machen. Derzeit liegen jedoch nur wenige Daten über die metabolischen Fähigkeiten und die genomische Aktivität terrestrischer mikrobieller Populationen vor, so dass für eine weiterführende Betrachtung zusätzliche Untersuchungen erforderlich sind. Die Zielstellung der vorgestellten Studie ist es, aufbauend auf den bisher vorliegenden Daten, die mikrobiellen Prozesse in der Eger Rift Region zu erforschen. Dabei wird vor allem der Einfluss der einzigartigen, geologischen Besonderheiten, wie häufige CO2 - Entgasungen und die Präsenzen mineralstoffreicher Fluide, auf die metabolischen Prozesse und die aktive Genexpression in Mikroorganismen untersucht. Es sollen moderne, „next generation sequencing“ (NGS) basierende Methoden verwendet werden, um neu gebohrte Kern- und CO2-reiche Wasserproben aus dem im Eger Graben liegenden Cheb Basin zu analysieren. Erste Versuche DNS aus Eger Rift Kernproben zu extrahieren sind erfolgreich verlaufen, und stellen somit einen wichtigen ersten Schritt zur Durchführbarkeit des Projektes da. Die Proben werden im August 2019. im Rahmen des ICDP - Bohrprojekts (Drilling the Eger Rift: Crust, mantle, and deep biosphere processes in an active continental rift), entnommen. Durch die Anwendung moderner, genomischer Analyseverfahren wird es möglich sein aktive mikrobielle Gemeinschaften zu identifizieren, (neuartige) mikrobielle Genome zu charakterisieren, potentielle und aktive metabolische Netzwerke zu rekonstruieren und Wechselwirkungen zwischen geochemischen und mikrobiologischen Prozessen aufzudecken. Erste metagenomische Daten lassen Rückschlüsse auf eine einzigartige mikrobiologische Gemeinschaft ziehen, in der vor allem acidophile, CO2 fixierende, und Sulfat oxidierende Mikroorganismen vorkommen. Die Ergebnisse dieser Studie werden neuartige Erkenntnisse zum mikrobiellen Leben im Untergrund in seismischen und fluidaktiven Riftregionen liefern und wertvolle Daten für zukünftige ICDP-Bohrprojekte liefern.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP)
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik, USA
• Mitverantwortliche: Dr. Jens Kallmeyer; Professor Dr. Dirk Wagner
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Djuna Gulliver; Dr. Pavel Kyslik