Molekulare Biogeochemie

Molekulare Biogeochemie

Die Forschungsgruppe erforscht Schlüsselprozesse in den globalen biogeochemischen Kreisläufen auf molekularer Ebene. Biomarker und ihr Isotopengehalt liefern Informationen über die Regulierung der einzelnen Prozesse. Die Gruppe entwickelt neue Instrumente und wendet bestehende Techniken an, um einzelne Schlüsselprozesse zu untersuchen.

Biomarker sind Moleküle, die Informationen über die Anwesenheit einzelner Organismen in der Umwelt enthalten. Sie umfassen eine Vielzahl von Molekülen mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften und werden mit "omic"-Ansätzen ausgelesen. DNA und RNA zum Beispiel enthalten die genetischen Informationen von vorhandenen und aktiven Organismen. Diese genomischen Informationen können ausgelesen und einzelne Organismen identifiziert werden. Beide Moleküle werden jedoch in der Umwelt sehr leicht zersetzt und liefern daher nur Momentaufnahmen der tatsächlichen Gemeinschaften.

Im Gegensatz dazu sind Lipide Verbindungen, die zur Herstellung von Zellmembranen und in Kutikularwachs verwendet werden und lange in der Umwelt überdauern und sogar aus archäischem Gestein isoliert werden können. Mit Hilfe der Lipidomik können Profile erstellt werden, mit denen sich einzelne Organismen oder Organismengruppen identifizieren lassen, sowie Lipidprofile, die für Umweltbedingungen wie Salzgehalt, Anoxie und Austrocknung charakteristisch sind.

Die Schlüsselfragen der molekularen Biogeochemie lauten: Wer ist da, was tun sie und warum? Proteom- und Metabolom-Ansätze schlagen eine Brücke von der Anwesenheit von Organismen zu ihrer Funktion in der Umwelt. Um jedoch die Funktion einzelner Prozesse zu erforschen und herauszufinden, wie die mikrobiellen Flüsse mit der Gesamtfunktion von Ökosystemen zusammenhängen, werden zusätzliche Informationen aus den isotopischen Informationen von Biomarkern gewonnen. Die verbindungsspezifischen Isotope (13C, 14C, 15N, 18O und 2H) von Biomarkern verfolgen den Stofffluss durch die Elementkreisläufe.

Die Gruppe Molekulare Biogeochemie kombiniert Ansätze, die die natürliche Häufigkeit stabiler Isotope, Isotopenmarkierung und Stable Isotope Probing (SIP) nutzen, um Schlüsselprozesse in der Umwelt zu quantifizieren.

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