Mikroorganismen sind die zahlenmäßig dominierenden Lebensformen auf der Erde und in unserem Körper. Ihre Physiologie und Wechselwirkungen regulieren viele Ökosystemfunktionen, wie Kohlenstoffmineralisierung, Treibhausgasproduktion und -verbrauch, und können durch symbiotische Interaktionen einen großen Einfluss auf den Gesundheitszustand des Wirts haben.
Unsere Forschungsinteressen umfassen weitreichende Aspekte der Biologie von Mikroorganismen und mikrobiellen Gemeinschaften ("Mikrobiome"). Zu diesem Zweck entwickeln und wenden wir kultivierungsunabhängige metagenomische Technologien (z. B. Metatranscriptomics) an, um die Physiologie und Wechselwirkungen von Mikroorganismen direkt in ihrer Umgebung zu studieren, ohne dass eine Kultivierung erforderlich ist. Wir umfassen auch kulturbasierte Mikrobiologie mit ausgewählten Modellorganismen, z.B. Umwandlung von Schadstoffen und Xenobiotika, Methanogenese und Bakterium.
Aktuelle Forschungsinteressen umfassen:
Bodenmikrobiome
Die Böden beherbergen die komplexesten Mikrobiome der Erde und sind lebenswichtige Ressourcen, die wichtige Ökosystemdienstleistungen und Ernährungssicherheit für die Menschheit bereitstellen. Um ihre Bedeutung zu verdeutlichen, hatten die Vereinten Nationen 2015 zum Internationalen Jahr der Böden erklärt. Aufgrund der Komplexität der Böden sind viele grundlegende Aspekte der Rolle von Mikroorganismen und ihrer Interaktionen mit Pflanzen sowohl in der Landwirtschaft als auch in den Treibhausgasemissionen noch nicht gelöst. Mit kultivierungsunabhängigen Ansätzen der Meta-Omics-Toolbox wollen wir auf Öko-Ebene Einblick in grundlegende Mechanismen des Kohlenstoff- und Stickstoffkreislaufs gewinnen, die durch Mikrobiome in einer Reihe von Bodentypen katalysiert werden. Dies umfasst Mikrobiome von (1) arktischen Permafrostböden als global bedeutende Kohlenstoffvorräte, die für einen schnellen Klimawandel anfällig sind, und von (2) Feuchtgebieten, die große Mengen des Treibhausgases Methan abgeben.
Tierische und menschliche Mikrobiome
Wiederkäuer wie Kühe sind auf die Aktivität einer komplexen Ansammlung symbiotischer Mikroorganismen angewiesen, um die aufgenommene pflanzliche Biomasse anaerob abzubauen. Mit Hilfe von Metatranskriptomik untersuchen wir diese Mikrobiome im Pansen von Kühen, um deren taxonomische Struktur, Aktivitäten und Interaktionen zu untersuchen, die zur Treibhausgasproduktion führen. Dieses Wissen könnte letztlich für die Entwicklung neuer und wirksamer Methan-Minderungsstrategien in der Landwirtschaft von Nutzen sein. Die Arbeit mit menschlichen Mikrobiomen konzentriert sich auf Darmmikrobiome und ihre Rolle bei chronischen Entzündungen, die durch Lebensstil oder Parasiteninfektionen verursacht werden.
Methanogene Archaea
Wir untersuchen eine Gruppe kürzlich identifizierter Methanogene, die Methanomassiliicoccales, mit dem Ziel, ihre Physiologie und ihren Energiestoffwechsel besser zu verstehen, d.h., wie sie ihr metabolisches Endprodukt Methan produzieren. Darüber hinaus untersuchen wir deren Ökologie und Wechselwirkungen mit anderen Mikroorganismen in Feuchtböden und Wiederkäuern, zwei weltweit wichtige Quellen für das starke Treibhausgas Methan.