Unsere Arbeitsgruppe untersucht Mikroorganismen unter verschiedensten Aspekten. Dazu nutzen wir ein breites Spektrum kultivierungsabhängiger wie auch –unabhängiger Methoden.

Ausgehend von einer Umweltprobe kann diese im kultivierungsabhängigen Ansatz zur Isolierung von einzelnen Arten genutzt werden. Sobald diese Arten im Labor etabliert sind, werden sie durch Mikroskopie und molekularbiologische Methoden charakterisiert. Anschließend können sie u.a. für ökophysiologische Experimente genutzt werden.

Neue kulturunabhängige Hochdurchsatz-Sequenziertechnologien ("Omics") bieten die Möglichkeit, sowohl das Arteninventar als auch die Funktionalitäten innerhalb von Lebensräumen zur gleichen Zeit in einer beispiellosen Tiefe aufzuzeichnen.

Phytoplanktonproben für Biodiversitätsbewertungen mit quantitativen Zählungen sind in der Regel während der Probenahme nicht konzentriert, d.h. sie stellen die Artenzusammensetzung und Dichte der Rohwasserprobe dar. Um sie zählbar zu machen, müssen sie aufkonzentriert werden. Dies wird mit Hilfe von Utermölkammern durchgeführt. Diese bestehen aus einer Grundplatte mit einem Well, in den Proben gegossen werden, um sie zu konzentrieren, einer Kammer oder einem Turm, die auf dem Well platziert sind. Die Probe wird in die Kammer/Turm gefüllt und die Zellen können über Stunden absedimentieren. Anschließend werden die Organismen ausgezählt.

Fluorescence in situ hybridization (FISH) ist eine wertvolle Methode zur Kultur-unabhängigen Detektion, Identifizierung und Quantifizierung von Mikroorganismen. Hierzu binden Fluoreszenz-markierte Oligonukleotide an Zielmoleküle in der Zelle (meistens ribosomale RNA). Fluoreszenz-markierte Zellen können anschließend mittels Fluoreszenz-Mikroskopie nachgewiesen werde. Da sich spezifische Sonden für unterschiedliche phylogenetische Gruppen designen lassen, erlaubt FISH eine genauere Identifikation als andere mikroskopische Methoden bei denen Organismen oftmals über morphologische Merkmale identifiziert werden. Wir verwenden FISH um Bakterien in den Nahrungs-Vakuolen bakterien-fressender Protisten zu visualisieren und den Effekt von abiotischen Stressoren auf die Fraß-Selektivität der Räuber zu untersuchen.

Metagenom- und Metatranskriptomstudien erfassen die gesamte DNA und RNA innerhalb einer Probe. Sowohl die funktionelle Vielfalt in Bezug auf die verschiedenen Genfunktionen als auch die taxonomische Diversität, d.h. die Zugehörigkeit dieser Gensequenzen zu verschiedenen organismische Gruppen können erfasst werden.

Metagenome liefern Einblicke in das ökophysiologische Potenzial der Gemeinschaft. Metatranscriptome bieten eine Momentaufnahme der Gene, die zu einem bestimmten Zeitpunkt transkribiert werden, d.h. Metatranskriptome können sich innerhalb von Stunden erheblich unterscheiden.

Protisten:

• Die meisten Eukaryoten sind mikroskopisch kleine Einzeller, die nicht näher mit Tieren oder Pflanzen verwandt sind – diese Organismen fasst man als Protisten zusammen. Sie spielen in fast allen für den Menschen wichtigen Bereichen eine zentrale Rolle – in den globalen Nahrungsnetzen, als Krankheitserreger (z.B. Malaria), als Bioindikatoren
• Sie sind in fast allen Lebensräumen die häufigsten Eukaryoten mit mehreren Millionen Individuen pro Liter und nehmen eine zentrale Position in Nahrungsnetzen ein. Etwa die Hälft der globalen Primärproduktion geht auf Algen zurück - in Seen stellen Kieselalgen (Bacillariophyceae), Dinoflagellaten (Dinophyceae), Grünalgen (Chlorophyceae und streptophytische Algen), Goldalgen (Chrysophyceae) und Cryptophyceae meist die wichtigsten Algengruppen. Ein Großteil dieser Primärproduktion wird erst über die mikrobielle Schleife (engl. microbial loop), also über gelösten organischen Kohlenstoff, Bakterien und bakterivore Protisten den höheren trophischen Ebenen verfügbar. Auch diese ist allerdings keine Einbahnstraße, sondern ein komplexes Nahrungsnetz mit vielen Quervernetzungen
• Einige Algenarten können Massenvorkommen (Algenblüten) ausbilden, auch das Meeresleuchten…
• Eine Störung der Symbiose zwischen Algen und Korallen durch Umweltfaktoren spielen eine zentrale Rolle bei der ‚Korallenbleiche‘
• Mikroalgen und heterotrophe Protisten werden als Bioindikatoren verwendet (z.B. im Mikrosaprobiensystem)