Die Geheimnisse der Mikrobiome des atlantischen Ozeans entschlüsseln
Der atlantische Ozean, das zweitgrößte Meer der Welt, beherbergt eine große Vielfalt an Lebensformen, die von der weitgehend unsichtbaren Welt der Mikroorganismen bis hin zu beeindruckenden Meeresbewohnern reicht. Diese vielfältige Umwelt bietet eine Fülle von Ökosystemleistungen und ist ein wesentlicher Faktor für die Klimaregulierung. Dementsprechend würden ein besseres Verständnis und eine bessere Bewirtschaftung dieser immensen Ressource die Meeresumweltforschung voranbringen und wichtige Vorteile für Bereiche wie die Aquakultur, Nachhaltigkeit, Biotechnologie und Umweltüberwachung mit sich bringen. Am EU-finanzierten Projekt AtlantECO(öffnet in neuem Fenster) waren 36 Partner aus Europa, Brasilien und Südafrika beteiligt. Das Ziel bestand darin, die Dynamik der atlantischen Ökosysteme zu erforschen und neue Einblicke in das Mikrobiom(öffnet in neuem Fenster) des atlantischen Ozeans und dessen Rolle im Erdsystem zu gewinnen.
Die im Meer verborgenen Erkenntnisse offenlegen
Zwischen 2020 und 2023 führten sechs Leuchtturm-Expeditionen und fünf von Drittanbietern durchgeführte Forschungsfahrten unter der Leitung von Partnern und Mitwirkenden des AtlantECO-Projekts Meeresmissionen durch, um neue Erkenntnisse über die Dynamik des atlantischen Ozeans zu gewinnen. Die Teams bündelten ihr Fachwissen aus den Bereichen Molekularbiologie, Ökologie und Ozeanografie und erprobten innovative Ansätze wie Metagenomdatenanalyse und mathematische Modellierung. Sie erarbeiteten bestmögliche Verfahren für die Probenahme und die Archivierung in Biobanken sowie Indikatoren und Prädiktoren für den Ökosystemzustand. Offene und standardisierte Datensätze zum Mikrobiom des atlantischen Ozeans schufen eine solide Grundlage für die zukünftige Meeresforschung. „AtlantECO hat ein detailliertes Bild der im atlantischen Ozean lebenden Mikroorganismen und ihrer Verbindungen zu anderen Organismen sowie zu ihrer Umwelt gezeichnet“, erklärt Projektkoordinator Daniele Iudicone, als er die wesentliche Projektarbeit skizziert. Einen weiteren Schwerpunkt der Forschung bildete die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen marinen Mikroorganismen und der Plastisphäre(öffnet in neuem Fenster). Das Projekt untersuchte zudem die Zusammenhänge zwischen physikalischen Ozeanvorgängen wie Temperatur und Ressourcenverfügbarkeit sowie der Bewegung von Organismen, Nährstoffen und anderen Stoffen im Ozean.
Neue Horizonte in der marinen Biotechnologie
Die Innovationen von AtlantECO umfassten ein autonomes Gerät zur Entnahme von Umwelt-DNS-Proben, genetische Sensoren zur Unterstützung von Aquakulturanlagen bei der Früherkennung von schädlichen Organismen oder Veränderungen der Wasserqualität sowie ein kostengünstiges Labor-auf-Chip-System zum schnellen Nachweis Toxin produzierender Algen. Die Bioprospektion(öffnet in neuem Fenster) stand ebenfalls im Blickpunkt des Projekts. Das Team entwickelte AtlantECO-META, eine Ressource, die Metagenomdaten aus dem gesamten Atlantik zusammenführt und Interessengruppen aus dem Industriesektor Zugang zur genetischen Vielfalt mariner Mikroorganismen verschafft. Die Ergebnisse können für Anwendungen wie die Überwachung von Umweltverschmutzung, die Entdeckung neuer Enzyme und nachhaltigere Produktionsverfahren erprobt und weiterentwickelt werden. Eine wichtige Erkenntnis war die Identifizierung genomischer „dunkler Materie“ in marinen Mikroben. Die Funktion dieser Gene ist zwar noch immer unbekannt, doch AtlantECO verdeutliche ihre Bedeutung für den Stoffwechsel, ökologische Wechselwirkungen und die Anpassung. „Wir haben den Anfang gemacht, um diese Wissenslücke mithilfe innovativer, groß angelegter Genomdaten in Verbindung mit KI, Proteinstrukturvorhersagen und Molekulardynamikmodellierung zu schließen“, sagt Iudicone.
In die Zukunft der Meeresforschung eintauchen
AtlantECO hat seine Erkenntnisse in ausgereifte politische Empfehlungen überführt und damit wissenschaftliche Beweise und Leitlinien für die Einbindung mariner Mikrobiome in den Schutz der biologischen Vielfalt, in die Meerespolitik und in Strategien für eine nachhaltige blaue Wirtschaft geliefert. Darüber hinaus legte das Projekt großen Wert darauf, die Öffentlichkeit über verschiedene Medienkanäle, Veröffentlichungen, regelmäßige Pressemitteilungen und den AtlantECO-Podcast(öffnet in neuem Fenster) – der während der Projektlaufzeit 55 veröffentlichte Folgen beinhaltete – an seinen Entwicklungen teilhaben zu lassen. AtlantECO möchte sein Vermächtnis aufbauend auf dieser Arbeit im Rahmen von Folgeprojekten weiterführen, die auf die Stoffwechselmodellierung und marine Biotechnologie ausgerichtet sind. „Diese Informationen könnten bessere Vorhersagen über die Reaktionen von marinen Ökosystemen auf Umweltveränderungen ermöglichen und bei der Identifizierung von Gebieten helfen, die vorrangig geschützt werden sollten“, lautet das Fazit von Iudicone.
