Die Temperaturabhängigkeit der Genom-Evolution bei kälteangepassten planktonischen Mikroorganismen
Dr. David K. Ngugi, GEOMAR
Die Artenvielfalt in Süßgewässern schrumpft viermal schneller als in den Ozeanen und bedroht damit die weltweite Versorgung mit sauberem Trinkwasser. Tief in den europäischen Seen leben seit Jahrtausenden einzigartige planktonische Mikroben in einer 4 °C kalten Tiefkühlwelt. Da es dort so kalt ist, wachsen sie extrem langsam – manche bleiben jahrzehntelang genetische Klone. Doch die Zeit läuft ab. Der Klimawandel erwärmt diese Seen rasch und zwingt diese uralten, langsam wachsenden Mikroben in einen beispiellosen evolutionären Wettlauf. Eine wichtige offene Frage ist, wie schnell sich solche Mikroorganismen anpassen können, nachdem sie so lange genomisch unverändert geblieben sind. Werden steigende Temperaturen ihren Stoffwechsel und ihre Mutationsraten beschleunigen, oder werden sie mit einer sich erwärmenden Welt nicht Schritt halten können?
In diesem hochkarätigen MSc-Projekt werden Sie im Labor an der Evolution tüfteln. Sie führen Experimente zur mikrobiellen Evolution an einzigartigen, kälteangepassten planktonischen Mikroben durch, simulieren den Klimawandel, indem Sie Organismen über mehrere Generationen hinweg bei unterschiedlichen Temperaturen kultivieren, und verfolgen genetische Veränderungen, um zu messen, wie sich die Temperatur auf Mutationen, phänotypische Plastizität und Überlebensraten auswirkt. Durch die Wahl dieses Projekts erwerben Sie fortgeschrittene Kenntnisse in den Bereichen experimentelle Evolution, mikrobielle Kultivierung und quantitative Datenanalyse. Das Projekt trägt direkt zu unserem Verständnis des Gewässerschutzes und der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel bei und befasst sich mit einer wichtigen, bislang ungelösten ökologischen Frage, die großes Potenzial für eine wirkungsvolle Veröffentlichung bietet. Die Masterarbeit wird in der Aquatic Microbial Eco-genomics Group (AquaMEG) der RU Marine Symbioses am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Meeresforschung in Kiel verfasst. Weitere Informationen erhältst du bei David Ngugi (dngugi@geomar.de).
Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen bei kommerziell relevanten Fischarten
Dr. Hassan Humeida, Dr. Jutta Wiese, GEOMAR
Die Ozeane tragen weltweit 20% des tierischen Proteins zur menschlichen Ernährung bei und sind sogar an der Deckung von 50% des Proteinbedarfs in armen Ländern beteiligt. Der Klimawandel hat nicht nur Auswirkungen auf die Meeresorganismen, sondern auch auf die Mikrobiome, die auf oder in ihnen leben. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach Nahrungsmitteln aus dem Meer weltweit mit dem jährlichen Wachstum der Weltbevölkerung. Die marinen Nahrungsquellen sind nicht unendlich, und ihre biologische Vielfalt ist durch verschiedene Faktoren bedroht, darunter die Verschmutzung durch den Menschen und die Überfischung. In der folgenden Masterarbeit, die im Rahmen des WASCAL-Programms durchgeführt wurde, wird nach antibiotikaresistenten Bakterien in kommerziell relevanten Fischarten der Kapverdischen Inseln gesucht. Die Auswirkungen der Stressfaktoren auf den Gesundheitszustand der Fische werden durch die Messung anatomischer, physiologischer und ernährungsphysiologischer Parameter wie Größe, Gewicht, Unversehrtheit der Organe usw. ermittelt. Diese Masterarbeit wird am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel durchgeführt.
Das Schwammresistom entlang der Schwentine
Dr. David K. Ngugi, GEOMAR
Die Schwentine ist für die Trinkwasserversorgung Kiels von entscheidender Bedeutung. Trotz ihres natürlichen Rufs ist die Geschichte des Flusses eng mit der industriellen Entwicklung Kiels verbunden, einschließlich Werften, Wasserkraftwerken und Abwassersystemen. Seine tierischen Bewohner und die mit ihnen verbundenen Mikroben spiegeln diesen menschlichen Einfluss wider und sind als Reservoire für antimikrobielle Resistenzen (AMR) von Bedeutung.
Wir werden die antimikrobielle Resistenz in der Schwentine mit Hilfe von Metagenomik und Metatranskriptomik untersuchen. Süßwasserschwämme sind ein Modellreservoir für AMR: Sie filtern 95% der Mikroben im Wasser, darunter auch antibiotikaresistente Gene. Ziel des Projekts ist es, herauszufinden, ob Süßwasserschwämme ARGs speichern, die auf andere Mikroben übertragen werden und über die Nahrungskette ins Trinkwasser gelangen können. Die MSc-Arbeit wird am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel durchgeführt. Kontaktieren Sie David Ngugi (dngugi@geomar.de) für weitere Informationen.
