Abteilung Umweltmikrobiologie

Chemoselektive Untersuchung mikrobieller Biotransformationen von Schadstoffen mit maschinellem Lernen

Mikroorganismen spielen eine massgebliche Rolle beim Abbau organischer Schadstoffe in der Umwelt. Obwohl die Biotransformation von Schadstoffen für die Gesundheit von Ökosystemen von grosser Bedeutung ist, ist das derzeitige Verständnis der molekularen Mechanismen, die Biotransformationen in Umweltmikrobiomen steuern, begrenzt. In dieser Studie untersuchen wir die Biochemie von aquatischen Biofilmen, die als Periphyton bekannt sind und aus Detritus, Bakterien, Pilzen, Algen und Viren bestehen, die zusammen wichtige ökologische Funktionen erfüllen (Bild 1). Während die Schadstofftoleranz von Periphyton in früheren Eawag-Projekten untersucht wurde (EcoImpact 1 und EcoImpact 2), bleibt Periphyton eine "Black Box", wenn es um die Vorhersage der aktiven mikrobiellen Taxa, biochemischen Stoffwechselwege und Enzyme geht, die mit organischen Schadstoffen interagieren. Ziel dieses Projekts ist die Charakterisierung, Modellierung und Vorhersage von Enzymfamilien, die die Biotransformation von Schadstoffen in Periphyton vorantreiben.

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Das Projekt hat zum Ziel, ein besseres Verständnis zu erlangen und Vorhersagen darüber zu treffen, wie Mikroben Schadstoffe aus Kläranlagen in der aquatischen Umwelt metabolisieren. Konkret verfolgen wir drei grosse Ziele: (i) Die Entwicklung von Methoden zur Markierung von Enzymen, die Schadstoffe in Umweltproben abbauen, (ii) die Charakterisierung der Enzyme, die für diese Aktivitäten verantwortlich sind, und (iii) die Entwicklung von Vorhersagemodellen zur Prognose der Biotransformation von Schadstoffen durch Mikrobiome (Bild 2).

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Unsere Arbeit wird neue und bedeutsame Informationen darüber liefern, wie organische Schadstoffe in abwasserbeeinflussten Süsswasser-Biofilmen abgebaut werden. Dieses Verständnis wird dazu beitragen, die Umweltbewertung und das Umweltmonitoring der Biotransformation von Schadstoffen zu verbessern.

Kontakt

Finanzierung

Swiss National Science Foundation

Projektzeitraum

August 2023 - Juli 2027