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