Forschungsprojekt soll neue Maßstäbe in der mikrobiellen Biodiversitätsforschung setzen

Die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation fördert ab August 2005 bis Juli 2008 mit rund 158.000 Euro das Forschungsprojekt „Ökologische Signifikanz der Biodiversität mikrobieller Eukaryoten in anoxischen marinen Systemen“ von Dr. Thorsten Stoeck, Fachbereich Biologie, Fachrichtung Ökologie, der TU Kaiserslautern.

Der 33-jährige Leiter einer Emmy-Noether Nachwuchsgruppe der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) setzt in seinem Forschungsprojekt auf die Entdeckung und Charakterisierung neuer Organismen. Er konzentriert sich dabei vor allem auf mikrobielle (einzellige) Eukaryoten aus marinen Extrem-Lebensräumen, in denen ähnliche Bedingungen wie zur Zeit der frühen Entwicklung des Lebens vorherrschten: ein Mangel an Sauerstoff, und eine stark schwefelhaltige Umgebung. Neben Bakterien und Archaeen bilden Eukaryoten (Organismen mit einem echten Zellkern) die dritte Domäne des Lebens, zu der auch wir Menschen gehören.

Das Projekt baut auf zwei zentralen Fragestellungen auf: Wie viele und welche mikrobielle Eukaryoten gibt es in unseren Ozeanen (Biodiversität)? Welche Rolle spielen sie in Ökosystemen und was leisten sie?

Nachdem man die „Phase der neuen organismischen Entdeckungen“ seit dem letzten Jahrhundert für abgeschlossen hielt, erinnern die Arbeiten in der Forschungsgruppe um Dr. Stoeck wieder sehr an die ersten großen Meeresexpeditionen wie die der „Challenger“ (1872-1876): jede neue Probe aus dem Meer beinhaltet neue Arten und erlaubt neue Einblicke in die Organisation mariner Lebensgemeinschaften. Dies ist vor allem auf neu entwickelte sensitive Techniken zurückzuführen, die den frühen Entdeckern nicht zur Verfügung standen, nämlich die Analyse von genetischem Material, das aus Umweltproben gewonnen wird. Jeder (bekannte oder unbekannte) Organismus auf unserem Planeten hat einen einzigartigen unverwechselbaren genetischen Fingerabdruck, anhand dessen man ihn identifizieren kann. Durch die Anwendung dieser Techniken hat Dr. Thorsten Stoeck selbst in den unwirtlichsten Lebensräumen der Erde zahlreiche neue Organismen nachweisen können. Diese und andere Arbeiten in der Diversitätsforschung zeigten, dass die bislang bekannten mikrobiellen Eukaryoten nur die Spitze eines Eisbergs sind, und der Großteil noch unentdeckt ist.

Diese Techniken gehen jedoch nicht über den Nachweis der bloßen Existenz eines Organismus hinaus und sagen kaum etwas über dessen Lebensgewohnheiten aus. Deshalb schlägt Dr. Stoeck in dem von der Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation finanzierten neuen Forschungsprojekt eine Herangehensweise vor, die sich in den letzten Jahren in der bakteriellen Mikrobiologie bewährt hat, um neben der bloßen Erfassung der Biodiversität auch deren ökologische Signifikanz zu untersuchen.

Damit sollen Fragen untersucht werden, die Mikrobiologen schon seit Entdeckung der Mikroorgansimen vor mehr als drei Jahrhunderten durch Antonie vaan Leeuwenhoek beschäftigen: Welche Mechanismen erhalten die Diversität mikrobieller Lebensgemeinschaften? Wie sind die evolutiven Beziehungen zwischen den mikrobiellen Organismen in der Natur? Sind die Mikroben global verbreitet oder durch einen Endemismus gekennzeichnet? Wie sind die ökologischen Beziehungen zwischen den Mikroben und wie werden diese erhalten und gesteuert? Steht die funktionelle Stabilität einer mikrobiellen Gemeinschaft in Bezug zu ihrer Diversität? Was sind die Grenzen der Funktion solcher Lebensgemeinschaften im Angesicht globaler Umweltveränderungen? Wie passen sich die Organismen solchen Veränderungen an?

Die Klärung solcher Fragen ist eine Voraussetzung zum Verständnis mikrobieller Systeme, die die Grundlage für jegliches höhere Leben auf unserem Planeten bilden. Das dreijährige Projekt soll neue Maßstäbe in der mikrobiellen eukaryotischen Biodiversitätsforschung setzen. Die Biodiversitätsforschung ist seit dem Jahr 2004 ein neuer Forschungsschwerpunkt an der TU Kaiserslautern. Dieses Forschungsprojekt, das in Kooperation mit verschiedenen internationalen Instituten durchgeführt wird, soll dazu beitragen, dass die TU Kaiserslautern zu einem der wenigen Zentren für mikrobielle Biodiversitätsforschung in Deutschland mit internationaler Reputation avancieren kann.

Die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation fördert die wissenschaftliche und technologische Entwicklung im Land Rheinland-Pfalz. Der Schwerpunkt des Stiftungsengagements liegt im naturwissenschaftlich-technischen Bereich. Die Stiftung wird bevorzugt an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft tätig. Sie unterstützt Projekte über die gesamte Innovationskette von der Grundlagenforschung über die anwendungsorientierte Forschung bis hin zur Entwicklung neuer Technologien und dem Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in die Wirtschaft. Jährlich können 30 bis 50 Vorhaben mit einem Fördervolumen von insgesamt fünf bis sechs Millionen Euro durch die Stiftung finanziert werden.

Antragsberechtigt sind Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, Forschungseinrichtungen in und außerhalb der Hochschulen sowie Unternehmen in Rheinland-Pfalz. Maßstab für die Beurteilung von Anträgen sind in erster Linie die Qualität der vorgeschlagenen Projekte und die optimale Nutzung der Stiftungsgelder für den Stiftungszweck.