Abteilung Umweltmikrobiologie

Mikrobielle Gemeinschaften

Forschungsgebiete

Unsere Forschung fokussiert darauf generelle ökologische Prinzipien, die sich mit den Ursachen und Konsequenzen von mikrobieller Diversität befassen, abzuleiten und zu testen. Wir wollen die folgenden zwei zentralen Fragen der mikrobiellen Ökologie beantworten:

  • Wieso gibt es in mikrobiellen Gemeinschaften so viele verschiedene Zelltypen? In anderen Worten: was verhindert, dass ein paar wenige Zelltypen evolvieren, die sich durchsetzen und die anderen verdrängen?
  • Ist Diversität ein wichtiger Faktor der funktionalen Leistung von mikrobiellen Gemeinschaften? Falls ja, was sind die Mechanismen, die dafür verantwortlich sind?

Wir verwenden eine Kombination aus Laborexperimenten und der Untersuchung von Umweltsystemen um diese Fragen zu beantworten. Die Ursachen von mikrobieller Diversität untersuchen wir mittels experimenteller Systeme und fokussieren dabei insbesondere auf das Konzept der metabolischen Spezialisierung. Die zentrale Hypothese ist hierbei, dass gewisse metabolische Prozesse miteinander inkompatibel sind und deshalb am effizientesten in verschiedenen Zelltypen ausgeführt werden. Dies führt letztlich dazu, dass Diversität entsteht. Um diese Hypothese zu testen, messen wir in Laborexperimenten die Effekte von Interaktionen zwischen verschiedenen metabolischen Prozessen und verfolgen ihr Schicksal über evolutionäre Zeiträume.

Um die Konsequenzen mikrobieller Diversität zu untersuchen, untersuchen wir Umweltsysteme. Die zentrale Hypothese ist hierbei, dass mikrobielle Diversität ein wichtiger Faktor für die funktionale Leistung von Ökosystemen ist. Um dies zu testen, messen wir die Raten und das Ausmass von verschiedenen metabolischen Prozessen in Umweltsystemen und untersuchen ob es einen Zusammenhang mit dem Ausmass der Diversität in diesen Systemen gibt. Wir manipulieren dann experimentell das Ausmass der Diversität und werten die Konsequenzen für die verschiedenen metabolischen Prozesse aus. Das Ziel ist letztlich unser Verständnis darüber zu verbessern was Diversität in der Umwelt begünstigt und wieso Diversität ein wichtiger Faktor für die funktionale Leistung von Ökosystemen sein könnte.

Mehr Information finden Sie hier: www.mca-johnson.com

Gruppenleiter

Dr. David JohnsonGruppenleiterTel. +41 58 765 5520E-Mail senden

Team

Lea CaduffTel. +41 58 765 5714E-Mail senden
Yinyin MaTel. +41 58 765 6662E-Mail senden
Hassan AlmoammarDoktorandTel. +41 58 765 5289E-Mail senden
Chujin RuanGast DoktorandTel. +41 58 765 5463E-Mail senden
Deepthi VinodWissenschaftliche AssistentinTel. +41 58 765 5920E-Mail senden
Ella FlükigerBachelor studentTel. +41 58 765 5990E-Mail senden

Ausgewählte Publikationen

Borer, B.; Ciccarese, D.; Johnson, D.; Or, D. (2020) Spatial organization in microbial range expansion emerges from trophic dependencies and successful lineages, Communications Biology, 3(1), 685 (10 pp.), doi:10.1038/s42003-020-01409-y, Institutional Repository
Johnson, D. R.; Pomati, F. (2020) A brief guide for the measurement and interpretation of microbial functional diversity, Environmental Microbiology, 22(8), 3039-3048, doi:10.1111/1462-2920.15147, Institutional Repository
Ciccarese, D.; Zuidema, A.; Merlo, V.; Johnson, D. R. (2020) Interaction-dependent effects of surface structure on microbial spatial self-organization, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 375(1798), 20190246 (11 pp.), doi:10.1098/rstb.2019.0246, Institutional Repository
Achermann, S.; Mansfeldt, C. B.; Müller, M.; Johnson, D. R.; Fenner, K. (2020) Relating metatranscriptomic profiles to the micropollutant biotransformation potential of complex microbial communities, Environmental Science and Technology, 54(1), 235-244, doi:10.1021/acs.est.9b05421, Institutional Repository

Projekte

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In ihrem natürlichen Umfeld existieren Mikroben selten alleine als einzelne Zellen, sondern sie leben meistens in Gemeinschaften ...
Auswirkungen von Umweltschwankungen auf die räumliche Selbstorganisation mikrobieller Verbundgemeinschaften