Einfluss ökologischer Faktoren auf die funktionelle Stabilität bakterieller Gemeinschaften unter Umweltveränderungen

• Antragstellerin: Anna Weiß
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551586756

Bakterielle Gemeinschaften sind in vielen Ökosystemen der Erde weit verbreitet und übernehmen wichtige biologische Funktionen. Bakterielle Funktionen sind vielfältig und haben sowohl starken Einfluss auf biogeochemische Prozesse, als auch die menschliche Gesundheit. Weiterhin finden Sie Anwendung in der Nahrungsmittel-, Abfall- und Wasserwirtschaft. Aufgrund ihrer Relevanz für das entsprechende System kann eine Störung der bakteriellen Funktionen zu Veränderungen oder zum Zusammenbruch dieser Ökosysteme führen. Interessanterweise bleiben die Funktionen von bakteriellen Gemeinschaften jedoch oft stabil, obwohl in den meisten Ökosystemen häufig Veränderungen in Umweltparametern auftreten, die für bakterielles Leben relevant sind. Eine zentrale Frage ist demnach, welche Faktoren die stabile Realisierung biologischer Funktionen durch bakterielle Gemeinschaften trotz Störungen in ihrer Umwelt beeinflussen. Theoretische Beschreibungen bakterieller Ökosysteme legen nahe, dass funktionelle Redundanz in bakteriellen Gemeinschaften funktionelle Stabilität begünstigt. In funktionell redundanten bakteriellen Gemeinschaften können mehrere Organismen die gleiche biologische Funktion ausführen. Daher ist es wahrscheinlicher, dass eine biologische Funktion weiterhin stabil realisiert werden kann, obwohl sich die Zusammensetzung der Gemeinschaft möglicherweise auf Grund einer Störung ändert. Obwohl diese Hypothese theoretisch gut beschrieben ist, fehlen abschließende experimentelle Nachweise, insbesondere aus definierten und kontrollierbaren experimentellen Systemen. Das hier vorgeschlagene Projekt adressiert diese Wissenslücke und soll den Effekt von funktioneller Redundanz auf die funktionelle Stabilität von bakteriellen Gemeinschaften umfassend untersuchen. Die vorgeschlagene Arbeit soll ein experimentell gestütztes und grundlegendes Verständnis dafür generieren, wie funktionelle Stabilität durch wichtige ökologische Merkmale bakterieller Gemeinschaften beeinflusst wird. Explizit soll dabei vor allem auch ein möglicher Zusammenhang zwischen funktioneller Redundanz und der Zusammensetzung von bakteriellen Gemeinschaften, sowie der realisierten bakteriellen Interaktionsnetzwerke quantitativ untersucht werden. Die Auswirkung dieser ökologischen Merkmale auf funktionelle Stabilität soll mechanistisch und im Bezug auf verschiedene Umweltbedingungen aufgeschlüsselt werden. Um natürliche Gemeinschaften trotz sich ändernder Umweltbedingungen zu bewahren und um funktionell stabile Gemeinschaften für industrielle oder medizinische Anwendungen zu nutzen, ist ein umfassendes Verständnis der Faktoren die die Funktionalität von bakteriellen Gemeinschaften beeinflussen, unerlässlich. Das vorgeschlagene Projekt wird wertvolle Erkenntnisse darüber liefern, was mikrobielle Systeme formt, erhält und definiert - ein zentrales Ziel angesichts der entscheidenden Rolle bakterieller Gemeinschaften für globale biogeochemische Prozesse und die menschliche Gesundheit.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Martin Ackermann