Involvierte Personen: S. Böcker, M. Hölzer, K. Küsel, M. Marz, C. E. Wegner
Metagenomik hat sich durch die Entwicklung von Sequenzierplattformen der zweiten und dritten Generation zu einem Zugpferd innerhalb der mikrobiellen Ökologie entwickelt. Die Analyse mikrobieller Gemeinschaften basierend auf einzelnen Markern (16S, amoA) wird zunehmend ersetzt durch Vollgenom-fokusierte Ansätze. So ermöglicht die Metagenomik, das Stoffwechselpotential komplexer mikrobieller Gemeinschaften in der Umwelt zu analysieren und zu katalogisieren. Metagenomik-basierte Analysen haben in jüngster Zeit die Identifikation zahlreicher bislang unbekannter prokaryotischer Phyla ermöglicht. Für diese Phyla, gemeinhin als Candidate Phyla Radiation (CPR) bezeichnet, gibt es kaum kultivierbare Vertreter. Dadurch wird eine detaillierte, funktionelle Charakterisierung dieser Gruppen, die bis zu 40 % der gesamten mikrobiellen Gemeinschaft ausmachen, stark eingeschränkt.
In DigLeben werden wir uns den Vertreter der CPR im Grundwasser des Hainich Critical Zone Exploratorium (CZE) durch fünf installierte Brunnen widmen. Grundwasser-Ökosysteme tragen essentiell dazu bei, die Menschheit mit sauberem Trinkwasser zu versorgen. Die funktionelle Rolle der CPR Mikroorganismen in biogeochemischen Kreisläufen ist nur bedingt abstrahierbar, da unser Wissen über das metabolische Potential dieser Gruppen bruchstückhaft ist. Hier wollen wir unsere Analyse durch die Analyse von metabolischen Daten ergänzen, um so das metabolische Potential der CPR (also beispielsweise den Stoffklassen, die von ihnen gebildet werden können) abzuschätzen.
Es sollen tiefe Neuronale Netze zur taxonomischen Annotation komplexer Metagenomdatensätze entwickelt und verwendet werden, um die mikrobielle und funktionelle Diversität in Grundwasserleitern (SFB „AquaDiva“) zu untersuchen. Dies wird sich insbesondere auf Vertreter sogenannter Candidate Phyla (nicht durch kultivierte Vertreter beschriebener Mikroorganismen) beziehen, für die Informationen hinsichtlich des Stoffwechselpotentials bislang nur schwer fassbar sind.
