Die biologische Umwandlung von anorganischem in organischen Kohlenstoff, die autotrophe CO₂-Fixierung, ist wohl der wichtigste Biosyntheseprozess auf der Erde. Dieser Stoffwechsel wurde bereits zu Beginn des Archaikums etabliert, einer Zeit, die durch eine CO₂-reiche Atmosphäre gekennzeichnet war, und trug dazu bei, die Entwicklung des frühen mikrobiellen Lebens anzukurbeln und voranzutreiben. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass außerordentlich hohe CO₂-Konzentrationen energetisch effiziente CO₂-Fixierungswege auswählen und den Kohlenstoffkreislauf immens beeinflussen. Wir gehen davon aus, dass CO₂-reiche unterirdische Ökosysteme immer noch Mikroben beherbergen, die extrem hohe CO₂-Konzentrationen bevorzugen oder sogar benötigen; wir bezeichnen diese Mikroben als Carbodioxyphile.

Dementsprechend würden erhöhte CO₂-Werte die Thermodynamik des mikrobiellen zentralen Kohlenstoffstoffwechsels beeinflussen, die Autotrophie verstärken und die Remineralisierung organischer Substanz durch Heterotrophe behindern. Zu diesem Zweck werden wir das mikrobielle Leben in CO₂-reichen Untergrundumgebungen untersuchen und alte Stoffwechselwege aufklären, welche durch die vergleichsweise niedrigen CO₂-Werte der meisten modernen Umgebungen obsolet geworden sind. Jedes Mitglied des Forschungsteams hat zu früheren Durchbrüchen bei neuartigen autotrophen Signalwegen, Umweltgenomik, Metabolomik und/oder der Biogeochemie tiefer Untergrundumgebungen beigetragen.

Indem wir eine optimale Synergie aus dieser Fülle an Fachwissen und Erfahrung schaffen, werden wir neue Arten der mikrobiellen Kohlenstofffixierung in CO2-reichen Umgebungen beschreiben und die Bedeutung der Carbodioxyphilie für die mikrobielle Evolution erläutern. Der Archean Park bietet ein einzigartiges Fenster zur Erforschung einer neuen Art der Zellbiochemie, der Relikte der ursprünglichen Kohlenstofffixierung und des frühesten Kohlenstoffkreislaufs der Erde. Wir werden die Stoffwechselmechanismen umfassend charakterisieren, die Mikroben nutzen, um in diesen Reliktumgebungen die evolutionäre Vorherrschaft zu erlangen. Unsere Erkenntnisse werden biotechnologische und geotechnische Innovationen anregen, die von einer verbesserten autotrophen Biomasseproduktion bis hin zu einer verbesserten Kohlenstoffbindung und -speicherung reichen.