Abteilung Umweltmikrobiologie

Biologische Gemeinschaften aus Mikroorganismen spielen eine entscheidende Rolle in vielen natürlichen Umwelten. Solche Gemeinschaften sind mitverantwortlich für die biogeochemischen Kreisläufe der Elemente auf unserem Planeten, und gehen Wechselwirkungen ein mit anderen Lebewesen die eine wichtige Rolle spielen für die Gesundheit wie auch Krankheit von Menschen, Tieren und Pflanzen. Wir untersuchen das Verhalten von einzelnen Bakterienzellen in solchen Gemeinschaften. Durch moderne optische und analytische Methoden messen wir welche genetischen Programme einzelne Bakterienzellen anschalten, und wie diese genetischen Programme das Verhalten, den Stoffwechsel und das Überleben dieser Individuen beeinflussen. Wir finden ein grosses Ausmass an Individualität auf der Stufe der einzelnen Zellen. Genetisch identische Bakterienzellen in der selben Umwelt verhalten sich nicht alle gleich – einzelne Zellen spezialisieren sich  auf unterschiedliche Aktivitäten, zeigen Arbeitsteilung, und können so als Gruppe von Individuen mit verschiedenen Eigenschaften neue Funktionen erlangen.

Phenotypische Variation zwischen genetisch identischen Bakterienzellen. Salmonella-Bakterien produzieren Gifte die andere Bakterien abtöten können. In einer Familie aus genetisch identischen Bakterien beteiligen sich nicht alle Individuen an der Produktion dieser Gifte. Links: Mikroskopie-Aufnahme einer Familie aus genetisch identischen Bakterien. Helle Farben markieren Individuen die Gift produzieren. Recht: Bildanalyse dieser Familie. Die Familie ist in fünf Stunden durch Zellteilung aus einer einzelnen Zelle hervorgegangen. Die Variation im Verhalten ist in dieser Zeitspanne entstanden. Bilder und Analyse: Simon van Vliet