Umweltver?nderungen beeinflussen mikrobielle Gemeinschaften, die für die Gesundheit von Mensch und Umwelt entscheidend sind. So k?nnen etwa ver?nderte Essgewohnheiten mit stark verarbeiteten Lebensmitteln zu einer gest?rten Darmflora führen oder der Kohlenstoffkreislauf im Boden durch intensive landwirtschaftliche Praktiken gest?rt werden. Ein Forschungsteam des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse" der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena hat in einer aktuellen Studie untersucht, was diese Ver?nderungen für die Lebensgrundlagen von Mikroorganismen bedeuten. Dafür haben die Forschenden DNA-Sequenzen von mehr als 1.500 mikrobiellen Gemeinschaften, sogenannter Mikrobiome, aus verschiedenen Lebensr?umen analysiert, um herauszufinden, wie robust oder empfindlich die winzigen Lebewesen gegenüber Umweltver?nderungen sind. In ihrer Studie stellten sie fest, dass Bakterienarten, die in vielen verschiedenen Lebensr?umen vorkommen, gr??ere Erbgutmengen haben. Das k?nnte erkl?ren, wie sie in so unterschiedlichen Umgebungen überleben k?nnen. Die Erkenntnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift ?Cell Reports“Externer Link ver?ffentlicht (DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114046).

?Wir haben Datens?tze aus Proben von Gew?sser-, Wirt- und Bodenbiomen analysiert, um Bakterien und Pilze zu identifizieren, die entweder weit verbreitet oder auf bestimmte Umgebungen spezialisiert sind“, erkl?rt Gianni Panagiotou, Professor für Microbiome Dynamics der Universit?t Jena im Exzellenzcluster ?Balance of the Microverse“Externer Link und Gruppenleiter im Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie. ?Dabei haben wir festgestellt, dass bestimmte Bakterien- und Pilzarten, die sich als sogenannte Generalisten an verschiedene Umgebungen anpassen k?nnen, dazu tendieren, ihre Gemeinschaften zu dominieren. Diese Organismen weisen im Vergleich zu Bakterien, die auf spezifische Lebensr?ume spezialisiert sind, gr??ere Genome auf“, so Panagiotou weiter.

Bakterien- und Pilzarten gemeinsam untersucht

Zun?chst hat das Forschungsteam DNA-Sequenzen von Bakterien und Pilzen aus frei zug?nglichen Datenbanken untersucht. Dafür haben sie Datens?tze aus verschiedenen Regionen der Erde ausgew?hlt, darunter Europa, Asien und Amerika, und verschiedene Lebensr?ume wie Gew?sser, B?den sowie unterschiedliche Wirtsorganismen berücksichtigt. ?Mithilfe spezieller Software konnten wir in jedem Datensatz die Mikroben identifizieren. Auf dieser Basis untersuchten wir die verschiedenen Arten von Bakterien und Pilzen in den unterschiedlichen Lebensr?umen. Durch den Vergleich der Datens?tze konnten wir feststellen, ob bestimmte Organismen Generalisten sind, die in verschiedenen Lebensr?umen vorhanden sind und gedeihen k?nnen, oder Spezialisten, die strenge Ansprüche an ihre Umgebung stellen, was ihre Verbreitung einschr?nkt“, erl?utert Dr. Amelia Barber, Microverse-Nachwuchsgruppenleiterin für den Bereich ?Fungal Informatics“.

Erstmals hat damit ein Forschungsteam sowohl Bakterien- als auch Pilzarten gemeinsam auf globaler Ebene untersucht, um die Anpassungsf?higkeit von Mikroorganismen inmitten diverser und sich ver?ndernder Lebensr?ume zu erforschen. ?Bakterien und Pilze stehen in vielf?ltigen Wechselwirkungen miteinander. Diese pr?gen ihren Lebensraum und die Funktionsweise ihrer ?kosysteme ma?geblich. Sie umfassen beispielsweise symbiotische Beziehungen, bei denen beide Partner voneinander profitieren, und sind entscheidend für das Verst?ndnis von ?kosystemen“, erg?nzt Amelia Barber.

Neue Erkenntnisse aus Datenbanken gewinnen

Die interdisziplin?re Zusammenarbeit der Forschenden des Microverse-Clusters erm?glichte es, die Ergebnisse des datenbasierten Projekts zu interpretieren. ?Damit ist es uns gelungen, aus ?ffentlichen wissenschaftlichen Datenbanken neue Erkenntnisse über die grundlegenden ?kologischen und evolution?ren Strategien von Mikroorganismen in der Natur zu gewinnen und zu zeigen, wie sich diese kleinsten Lebewesen an ihre Umgebung anpassen, um im Laufe der Zeit zu überleben“, sagt Bas Dutilh, Professor für ?Virale ?kologie und Omics“ der Friedrich-Schiller-Universit?t Jena, ebenfalls am Microverse-Exzellenzcluster. ?Ein Gro?teil dieser Organismen ist lediglich anhand seiner genomischen Signaturen bekannt, die wir in Datenbanken identifizieren k?nnen. Durch diese Analyse k?nnen wir auch viel über Lebensraum, Funktionsweise und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften erfahren“, so Dutilh weiter.