Untersuchungen zum marinen Halomethan-Kreislauf: Mikrobiologie, Biochemie und Geochemie von Referenzbakterien, neue mikrobielle Akteure und assoziierte Prozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Boll; Professor Dr. Frank Keppler
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490839237

Flüchtige halogenorganische Verbindungen sind giftig für Organismen und tragen zur Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre bei. Diese umfassen hauptsächlich Halomethane (Chlor- Brom- Iodmethan), die in großem Maße in Meeren und Ozeanen von Mikroorganismen und Algen gebildet werden, die aber auch als Nahrungsquelle für Bakterien dienen. Die Bildung und der Abbau von Halomethanen und die damit verbundenen Stoffflüsse sind in marinen Sedimenten und der Atmosphäre bislang wenig erforscht. So wurde bislang erst ein mikrobieller Chlormethan-Abbauweg identifiziert, obwohl es klare Hinweise für die Existenz weiterer Stoffwechselwege gibt.Das auf 36 Monate angelegte, französisch-deutsche Forschungsvorhaben MAHABIO hat zum Ziel, die globalen biogeochemischen Kreisläufe von flüchtigen halogenorganischen Verbindungen umfassend zu verstehen. Es verfolgt einen interdisziplinären, innovativen, fokussierten Ansatz zur Entdeckung und Charakterisierung von Chlormethan in marinen Standorten.MAHABIO setzt sich aus zwei deutschen und französischen Partnern zusammen, welche die komplementären Expertisen ihrer Forschungsausrichtungen in das Projekt einbringen. Es umfasst drei Arbeitspakete: (i) die Untersuchung des Chlormethanverbrauchs in marinen Proben und der beteiligten Dehalogenasen in Referenzorganismen, insbesondere auch unter bislang kaum berücksichtigten anoxischen Bedingungen. (ii) Quantitative Untersuchungen zur mikrobiellen Bildung von Chlormethan in marinen Proben und Referenzstämmen, und (iii) integrative Untersuchungen zur gleichzeitigen Bildung und des Abbaus von Chlormethan in synthetischen bakteriellen Kulturen.Die synergistische Expertise der MAHABIO-Partner ist entscheidend für das Forschungsvorhaben. Darüber hinaus wurden viele Voraussetzungen in vorläufigen Untersuchungen bereits geschaffen. Diese umfassen die Kultivierung mariner Chlormethan-abbauender Bakterien, stabile Isotopenanalysen mit den drei Elementen von Chlormethan, sowie die vorläufige genetische und proteomische Charakterisierung eines bislang unbekannten Abbauwegs in einem Chlormethan-abbauenden Bakterium. Alle Aspekte er einzelnen Projekte wurden einer gründlichen Risikoabschätzung unterworfen und es sind Lösungsvorschläge für eventuell auftretende Problemstellungen vorgeschlagen. Es werden von MAHABIO größere wissenschaftliche und technische Fortschritte bei der Bildung und beim Abbaus von Chlormethan erwartet wie die biochemische und genetische Untersuchung neuartiger Enzyme, sowie die Etablierung charakteristischer Biomarker und Isotopensignaturen. Insgesamt sollen die erwarteten Ergebnisse zur Entwicklung neuartiger state-of-the-art Technologien führen, die zu einem verbesserten Verständnis globaler geochemischer Stoffzyklen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Privatdozentin Dr. Agnès Hirschler-Rea; Privatdozent Dr. Thierry Nadalig