Diversität & Kultivierung

Unsere Forschung

Auf der Erde gibt es Milliarden mal Milliarden mal Milliarden Bakterienzellen (10³⁰). Diese hohe Zahl wird durch Millionen von unterschiedlichen Spezies gebildet. Und jede Spezies hat individuelle und einzigartige Stoffwechseleigenschaften, die den ökologischen Erfolg in der sich ständig wandelnden Natur begründet. Diese Stoffwechselleistungen sind für die Menschheit von Interesse für zukünftige biotechnologische Anwendungen.

Ungeahnte Einsichten in die Vielfalt von Genen und Genomen sind durch molekularbiologische Methoden erreicht worden, die nicht die Kultivierung der Organismen benötigen. Diese Studien beschreiben die Baupläne des Lebens; ein Potential, das entdeckt werden will. Ein volles Verständnis der biochemischen Stoffwechselleistungen erfordert in den meisten Fällen zuerst die Isolierung und Kultivierung von Bakterienstämmen. Auf dieser Basis ist die Charakterisierung des Stoffwechsels der beteiligten Enzyme und der biochemischen Stoffumwandlungen möglich.

Die Projektgruppe Diversität & Kultivierung trägt zu einem Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs im Meer bei durch die Isolierung von Bakterienstämmen direkt aus der Natur. Wir verwenden traditionelle Methoden, wie Wachstum auf Agarplatten, immer häufiger flüssige Medien und die direkte Verdünnung von Umweltproben, um Stämme zu isolieren, die in Zusammenarbeit mit anderen Gruppen in genomischen, proteomischen und enzymologischen Studien ihre individuellen Stoffwechselwege preisgeben.

Ein Schwerpunkt zur Zeit ist der Abbau von Mikroalgen, die 50 % unseres Sauerstoffs auf der Erde herstellen. Die oligotrophen Nährstoffansprüche der Algen-abbauenden Bakterien müssen wir in unseren Medien anpassen. Erfolgreiche Kulturen werden mit einer Zelle gestartet und haben am Ende eine Million Zellen in einem Milliliter (einem Volumen von einem halben Zuckerstück). Diese Kulturen sehen aus wie klares Wasser, sind aber für genomische und transkriptomische Studien geeignet. Um die Enzyme zu analysieren müssen wir Medien entwickeln, mit denen wir die Mikroben bei höheren Zelldichten glücklich machen.

Als mikrobielle Physiologen studieren wir die einzigartigen Enzyme und Stoffwechsel der Organismen in der Zelle und verbinden dazu biochemische, proteomische und physiologische Studien mit bildgebenden Verfahren der hochauflösenden Mikroskopie in der Abteilung Molekulare Ökologie.

Ein Beispiel: Die Membranbiosynthese durch Biopearling (biologische Perlenbildung)

Bakterien machen Perlenketten

Ein weiteres Beispiel: Neue Enzyme für die Biotechnologie: die Linalool Dehydratase-Isomerase

Vom Rosenduft zu Nylon und den Kunststoffen