Die molekulare mikrobielle Ökologie ist für das Verständnis der Rolle von Mikroorganismen in Ökosystemen von entscheidender Bedeutung, da sie Einblicke in die mikrobielle Vielfalt, Interaktion und Funktion auf molekularer Ebene ermöglicht. Unsere Labore nutzen moderne Methoden zur Isolierung von DNA und RNA aus der Umwelt, aber auch DNA-Sequenzierung, Metagenomik und die das Quantifizieren mikrobieller Zellen, um die genetischen und metabolischen Fähigkeiten von Mikroorganismen in verschiedenen Ökosystemen der Erde aufzudecken. Dieses Wissen trägt dazu bei, globale Herausforderungen wie Klimawandel, Bodengesundheit und -entwicklung, die nachhaltige Nutzung des Untergrunds und die Erforschung der Grenzen des Lebens zu begegnen.

Unsere mikrobiologischen Labore dienen der Anreicherung, Isolierung und Charakterisierung neuartiger Mikroorganismen, einschließlich aerober und anaerober Arten. Wir führen phylogenetische und physiologische Analysen durch, um neue Stämme zu beschreiben und ihr Stoffwechselpotenzial zu bewerten. Darüber hinaus führen wir physiologische Wachstumsexperimente unter verschiedenen Umweltbedingungen durch, einschließlich extremer Stressfaktoren. Unsere Forschung umfasst Studien zur mikrobiellen Anpassung an Wüstenumgebungen (heiß und kalt), marsähnliche Bedingungen und andere extreme Lebensräume, die Einblicke in mikrobielle Überlebensstrategien in terrestrischen und extraterrestrischen extremen Ökosystemen bieten. Diese Untersuchungen tragen zum Verständnis von Geo-Bio-Wechselwirkungen bei und erweitern unser Verständnis des mikrobiellen Lebens unter extremen Bedingungen und seiner potenziellen Anwendungen.

Mikroorganismen stehen in Wechselwirkung mit ihrer Umwelt, da sie gelöste Verbindungen produzieren und verbrauchen, die daher in ihrer Umgebung, hauptsächlich im Porenwasser, verarmt oder angereichert werden. Die Analyse der gelösten Verbindungen ist deshalb eine Voraussetzung für das Verständnis der mikrobiellen Aktivität in geologischen Umgebungen. Ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeit ist der direkte Nachweis des mikrobiellen Umsatzes durch den Einsatz von Radioisotopen, da diese eine unübertroffene Empfindlichkeit bieten. Da die mikrobielle Abundanz und Aktivität mit zunehmender Tiefe abnimmt, sind Radiotracer oft die einzige Möglichkeit, diese schwachen Spuren des Lebens nachzuweisen.

Die Bioinformatik ist ein wesentlicher Bestandteil für hochpräzise Analysen von mikrobiellen Gemeinschaften, aktiven Genen und die Rekonstruktion neuer Genome. Unser Labor verwendet eine Vielzahl von Open-Source-Software und trägt zur Entwicklung neuer Softwarelösungen für DNA- und RNA-Sequenzierungsdaten bei. Zur Ausführung rechenintensiver Algorithmen haben wir Zugriff auf verschiedene Hardwarequellen des GFZ und betreiben einen eigenen Server.