Anreicherung und Isolierung neuer Mikroorganismen
Wir sind auf die Anreicherung, Isolierung und Kultivierung neuer Mikroorganismen (Bakterien und Archaeen) aus extremen Habitaten wie Wüstenböden, Permafrostablagerungen und tiefen Sedimenten und Gesteinen spezialisiert. Diese grundlegenden mikrobiologsichen Arbeiten werden regelmäßig an neuem Probenmaterial durchgeführt. Dabei wird nicht nur aerobe Kultivierung auf Agarplatten angewendet, sondern auch spezialisierte Methoden für die Anreicherung und Kultivierung von anaeroben Mikroorganismen wie methanogenen Archaeen beispielsweise aus Permafrosthabitaten und der tiefen Biosphäre. Die neuen Isolate werden systematisch charakterisiert und beschrieben, damit diese Informationen für weitere Forschungen der Wissenschaftgemeinschaft zur Verfügung stehen. Das GFZ verfügt über eine einzigartige Stammsammlung mit mehr als 400 Stämmen von extremophilen Mikroorganismen.
Instrumente:
- Autoclaven
- Sterilarbeitsbänke
- Anaerobier-Arbeitsbänke
- Brutschränke für kalte und warme Kultivierung
- Gaschromatograph für CO2- und CH4-Analytik
- Picarro für N2O/CH4/CO2/NH3/H20 Analytik
- Zentrifugen
- Fluoreszensmikroskope inkl. ApoTome
- „Widdel“-Kolben und Begasungseinrichtungen
- Agarshake-Anwendungen
- Applikon Bioreaktor
Wachstumsexperimente und Stresstests
Zur weiteren Charakterisierung der Mikroorganismen werden Wachstumsexperimente unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt, z.B. zur Bestimmung der Kardinaltemperaturen oder zur Ermittlung der optimalen Wachstumsbedingungen hinsichtlich pH-Wert, Salzgehalten und Substraten. Im Zusammenhang mit unserer Forschung zur Verbreitung und Diversität von Mikroorganismen in Extremhabitaten werden außerdem Stresstests unter definierten Umweltbedingungen wie beispielsweise extreme Temperaturen und Drücke, Austrocknung oder hohe Strahlenbelastung (UV und ionisierende Strahlung) durchgeführt. Diese Untersuchungen dienen dem Verständnis der Anpassungsfähigkeit und -mechanismen von Mikroorganismen. Sie lassen außerdem Rückschlüsse zu den Grenzen des mikrobiellen Lebens auf der Erde, aber beispielsweise auch unter Marsbedingungen zu.
Instrumente:
- Umweltsimulationskammern
- Permafrostmikrokosmos
- Hochdruckgradientenblock
- UV-Strahlenkabinett
- und weitere Laborausstattung (siehe Anreicherung und Isolierung)
Hochdruck Kultivierung
Mikroorganismen des tiefen Untergrundes sind nicht nur hohem hydrostatischem Druck, sondern auch außerordentlich hohen Gaskonzentrationen ausgesetzt, da die Löslichkeit von Gasen mit zunehmendem Druck steigt. Um echte in-situ-Bedingungen Bedingungen des tiefen Untergrundes zu schaffen, ist es daher wichtig, Experimente bei hohem Druck und hoher Gassättigung durchzuführen. Die Sektion verfügt über einen speziell angefertigten Hochdruck-Thermogradientenblock, der die simultane Inkubation bei 15 verschiedenen Temperaturen (beliebiger Gradient zwischen -5 °C und 130 °C) und 3 verschiedenen Drücken von bis zu 50 MPa ermöglicht.
Im Rahmen des ERC-Synergieprojekts werden derzeit weitere Hochdruck-Inkubatoren gebaut, die eine Manipulation der Gaskonzentration und -zusammensetzung während der Inkubation sowie Probennahme unter Druck sowie Durchflussversuche ermöglichen.