Abteilung Umweltchemie

Ökosystemdienstleistungen ermöglichen eine nachhaltige Nahrungs- und Energieproduktion und erlauben es, sauberes Wasser bereitstellen. Sie setzen dazu einen funktionierenden metabolische Netzwerke in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen voraus. Letztere werden aber durch verschiedene menschlicher Aktivitäten wie der Einsatz von Chemikalien und die Konsequenzen des Klimawandels zunehmend beeinträchtigt.

Eine quantitative Beschreibung des metabolischen Zustands der Umwelt in Bezug auf Ökosystemdienstleistungen ist wegen der vielen, wechselseitig abhängigen Einflussfaktoren aber besonders schwierig. In diesem Projekt untersuchen wir, ob und wie sich Änderungen metabolischer Aktivität von Mikroorganismen anhand von Verschiebungen der stabilen Sauerstoffisotopenverhältnisse in Phosphat nachvollziehen lassen.

In der Tat spielen Phosphoryltransferreaktionen in vielen essentiellen Stoffwechselreaktionen eine wichtige Rolle. Es ist deshalb davon auszugehen, dass sich Veränderungen des metabolische Zustand sowohl von Mikroorganismen als auch von Ökosystemen in den ^₁₈O/^₁₆O-Verhältnissen von Phosphat wiederspiegeln. Tatsächlich stützen experimentelle Beobachtungen diese Hypothese. Es ist aber unklar, welche metabolische Reaktionen für diese Phänomene verantwortlich sind und wie diese anthropogene Störungen wiedergeben.

Deshalb analysieren wir in diesem Projekt die spezifischen biochemischen Reaktionen im Phosphor-Metabolismus von Mikroorganismen in Reinkulturen und Modellsystemen mit Enzymen, welche Phosphoryltransferreaktionen katalysieren. Deren Relevanz für den Phosphor-Umsatz korrelieren wir mit ^₁₈O/^₁₆O-Verhältnissen in cytosolischem Phosphat, welche wir mittels neuer Methoden für die hochauflösende Orbitrap-Massenspektrometrie quantifizieren.