Abteilung Umweltmikrobiologie

Mikrobielle Gemeinschaften

Forschungsgebiete

Unsere Forschung fokussiert darauf generelle ökologische Prinzipien, die sich mit den Ursachen und Konsequenzen von mikrobieller Diversität befassen, abzuleiten und zu testen. Wir wollen die folgenden zwei zentralen Fragen der mikrobiellen Ökologie beantworten:

  • Wieso gibt es in mikrobiellen Gemeinschaften so viele verschiedene Zelltypen? In anderen Worten: was verhindert, dass ein paar wenige Zelltypen evolvieren, die sich durchsetzen und die anderen verdrängen?
  • Ist Diversität ein wichtiger Faktor der funktionalen Leistung von mikrobiellen Gemeinschaften? Falls ja, was sind die Mechanismen, die dafür verantwortlich sind?

Wir verwenden eine Kombination aus Laborexperimenten und der Untersuchung von Umweltsystemen um diese Fragen zu beantworten. Die Ursachen von mikrobieller Diversität untersuchen wir mittels experimenteller Systeme und fokussieren dabei insbesondere auf das Konzept der metabolischen Spezialisierung. Die zentrale Hypothese ist hierbei, dass gewisse metabolische Prozesse miteinander inkompatibel sind und deshalb am effizientesten in verschiedenen Zelltypen ausgeführt werden. Dies führt letztlich dazu, dass Diversität entsteht. Um diese Hypothese zu testen, messen wir in Laborexperimenten die Effekte von Interaktionen zwischen verschiedenen metabolischen Prozessen und verfolgen ihr Schicksal über evolutionäre Zeiträume.

Um die Konsequenzen mikrobieller Diversität zu untersuchen, untersuchen wir Umweltsysteme. Die zentrale Hypothese ist hierbei, dass mikrobielle Diversität ein wichtiger Faktor für die funktionale Leistung von Ökosystemen ist. Um dies zu testen, messen wir die Raten und das Ausmass von verschiedenen metabolischen Prozessen in Umweltsystemen und untersuchen ob es einen Zusammenhang mit dem Ausmass der Diversität in diesen Systemen gibt. Wir manipulieren dann experimentell das Ausmass der Diversität und werten die Konsequenzen für die verschiedenen metabolischen Prozesse aus. Das Ziel ist letztlich unser Verständnis darüber zu verbessern was Diversität in der Umwelt begünstigt und wieso Diversität ein wichtiger Faktor für die funktionale Leistung von Ökosystemen sein könnte.

Mehr Information finden Sie hier: www.mca-johnson.com

Gruppenleiter

Dr. David Johnson Gruppenleiter Tel. +41 58 765 5520 E-Mail senden

Team

Lea Caduff Technikerin Tel. +41 58 765 5714 E-Mail senden
Miao Han Gastdoktorandin Tel. +41 58 765 6479 E-Mail senden
Helena Moser Bachelorstudentin Tel. E-Mail senden
Sahil Oza Bachelorstudent Tel. E-Mail senden
Dr. Chujin Ruan Postdoktorandin Tel. +41 58 765 5537 E-Mail senden
Deepthi Vinod Doktorandin Tel. +41 58 765 6441 E-Mail senden
Agustina Ziliani PhD Student Tel. +41 58 765 5446 E-Mail senden

Ausgewählte Publikationen

Ma, Y.; Ramoneda, J.; Johnson, D. R. (2023) Timing of antibiotic administration determines the spread of plasmid-encoded antibiotic resistance during microbial range expansion, Nature Communications, 14(1), 3530 (12 pp.), doi:10.1038/s41467-023-39354-z, Institutional Repository
Ruan, C.; Ramoneda, J.; Gogia, G.; Wang, G.; Johnson, D. R. (2022) Fungal hyphae regulate bacterial diversity and plasmid-mediated functional novelty during range expansion, Current Biology, 32(24), 5285-5294, doi:10.1016/j.cub.2022.11.009, Institutional Repository
Ciccarese, D.; Micali, G.; Borer, B.; Ruan, C.; Or, D.; Johnson, D. R. (2022) Rare and localized events stabilize microbial community composition and patterns of spatial self-organization in a fluctuating environment, ISME Journal, 16, 1453-1463, doi:10.1038/s41396-022-01189-9, Institutional Repository

Projekte

Die plasmid-vermittelte Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen (AR) innerhalb von und zwischen mikrobiellen Gemeinschaften ist eines der drängendsten Probleme unserer Gesellschaft, doch sind die Ursachen und potenziellen Abhilfemaßnahmen nach wie vor unklar.
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