Mechanistische Modellierung der Ökosystemfunktion von Tiefseeschwamm-Mikrobiomen

• Antragstellerin: Dr. Kathrin Busch
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527686350

Tiefseeschwammgründe kommen weltweit vor und stellen wichtige Biodiversitäts-Hotspots in der Tiefsee dar. Aufgrund ihrer hocheffizienten Filterkapazität spielen Schwämme eine relevante Rolle in den großen biogeochemischen Kreisläufen (C und N). Die Umwandlung von Elementen erfolgt innerhalb des Schwammgewebes mit Hilfe des hochdiversen und stoffwechselaktiven Schwamm-Mikrobioms. Um Tiefseeschwammgrund-Ökosysteme zu verstehen, müssen wir begreifen wie die Wechselwirkungen zwischen einzelnen Mikroben mit der Dynamik des größeren Ökosystems zusammenhängen. Mein Projektziel ist es zu verstehen wie die dynamischen metabolischen Wechselwirkungen zwischen Tiefseeschwamm-Mikroben mit großskaligen Nährstoffkreisläufen in einer natürlichen und gestörten Umweltumgebung zusammenhängen. Ich werde den Tiefsee-Glasschwamm Vazella pourtalesii als Modelsystem verwenden um meine Studienfragen zu beantworten. Insbesondere ziele ich darauf ab: (I) die natürliche Dynamik meines Studiensystems zu verstehen - Welche Mechanismen stehen hinter der plastischen Rolle eines V. pourtalesii-Schwammgrunds als Ammonium-Quelle oder -Senke? (II) die Auswirkungen von Umweltveränderungen zu verstehen - Wie könnten sich Veränderungen der Umweltbedingungen (Änderungen im Sauerstoff- und Nährstoffgehalt) auf metabolische Kreisläufe und Interaktionen im Mikrobiom des Glasschwamms V. pourtalesii auswirken? (III) die Auswirkungen von Veränderungen in der Zusammensetzung des Mikrobiomes zu verstehen - Wie wirken sich Veränderungen im Mikrobiom von V. pourtalesii auf Veränderungen in der Ökosystemfunktion aus? Was passiert, wenn bestimmte Mikroben ausgeschlossen werden oder ein Teil der Gemeinschaft stochastisch zusammengesetzt wird? (IV) meine Ansätze und Ergebnisse hoch zu skalieren – Kann mein V. pourtalesii-Modellansatz über große räumliche Maßstäbe und Zeiträume hinweg skaliert werden? Zusammengefasst soll mein Projekt neue konzeptionelle Verbindungen zwischen Symbiose- und biogeochemischer Forschung für ein relevantes marines Studiensystem (Tiefsee-Schwammgründe) schaffen. Dies soll mit Hilfe von metagenomischen Analysen und innovativen Modellierungsansätze geschehen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Australien, USA
• Gastgeberinnen / Gastgeber: Professorin Naomi Levine; Professor Dr. Torsten Thomas