Diversität der autotrophen Organismen und ihrer Kohlenstofffixierungswege an hydrothermalen Tiefseequellen auf dem arktischen mittelatlantischen Rücken

• Antragsteller: Dr. Achim Mall
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432824589

Die Fixierung von Kohlendioxid in Biomasse ist einer der grundlegendsten biologischen Prozesse und eine Voraussetzung für Leben auf der Erde. Heute sind photosynthetische Organismen sind für den Großteil der globalen Kohlenstofffixierung verantwortlich. An hydrothermalen Quellen am Meeresboden existieren jedoch lichtunabhängige Ökosysteme, in denen chemosynthetische Mikroorganismen als Primärproduzenten fungieren. Die scharfen Temperatur-, Sauerstoff- und Redoxgradienten schaffen dort viele sehr unterschiedliche und kleinräumige Lebensräume, und der Stoffwechsel der dort lebenden Mikroorganismen ist entsprechend vielfältig. In den letzten Jahren haben Metagenom-Daten von hydrothermalen Quellen eine unerwartete mikrobielle Vielfalt aufgezeigt. Aufgrund der schwierigen Probenahme und Kultivierung der dort lebenden Mikroorganismen ist jedoch noch wenig über ihren Stoffwechsel oder ihre Aktivität bekannt. Diese Wissenslücken erschweren eine Interpretation genomischer Daten und beschränken die Möglichkeiten zur Beschreibung und Bewertung ihrer Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Das Ziel dieser Studie ist, in Kooperation mit meiner Gastgeberin Prof. Ida Steen, die Gruppenleiterin am „K.G. Jebsen Centre for Deep Sea Research“ an der Universität Bergen in Norwegen ist, die mikrobiellen Primärproduzenten und ihre Stoffwechselwege an verschiedenen Hydrothermalquellen auf dem arktischen Mittelatlantischen Rücken (AMOR) zu erforschen. Um autotrophe Organismen und deren Kohlenstofffixierungswege zu identifizieren, sowie ihren jeweiligen Anteil an der Primärproduktion abschätzen zu können werde ich differenzierte Probennahmen, Inkubationen an Bord des Forschungsschiffes G. O. Sars, Stable Isotope Probing, Metagenomik und eine detaillierte bioinformatische Analyse durchführen. Dies erlaubt mir eine Integration von Genom- und funktionellen Daten, und ermöglicht dadurch Aussagen über die Verbreitung der verschiedenen Kohlenstofffixierungswege, und wie diese an unterschiedliche ökologische Nischen angepasst sind. Außerdem ermöglicht mir dieser Ansatz, nach unbekannten und unerwarteten Strategien zur Kohlenstofffixierung zu suchen. Diese Studie wird dazu beitragen, die Hydrothermalquellen am AMOR als Modell-Ökosysteme zu etablieren und ein umfassendes Verständnis der autotrophen Kohlenstofffixierung an marinen hydrothermalen Quellen, von Enzymen bis hin zu Ökosystemen, zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Norwegen
• Gastgeberin: Professorin Dr. Ida Helene Steen