Methankreislauf wird durch Mikroben beeinflusst

Die Mikro­bi­olo­gin Dr. Cor­nelia Welte erhielt für ihre Erforschung des mikro­biellen Methanzyk­lus von der Rad­boud-Uni­ver­sität in Nijmegen, Nieder­lande, den 15. VAAM-Forschung­spreis. Sie unter­sucht die Umset­zung von Methan vom Molekül bis zum Ökosys­tem und liefert dabei wertvolle Erken­nt­nisse für Umwelt­prozesse und biotech­nol­o­gis­che Anwen­dun­gen. Den mit 10.000 Euro dotierten Preis ver­lei­ht die Vere­ini­gung für All­ge­meine und Ange­wandte Mikro­bi­olo­gie (VAAM) für her­aus­ra­gende aktuelle Arbeit­en auf dem Gebi­et der Mikro­bi­olo­gie im Rah­men ihrer online-Jahresta­gung am 21. Feb­ru­ar 2022.

Mikroben kön­nen das Treib­haus­gas Methan sowohl pro­duzieren als auch zer­set­zen und tra­gen damit wesentlich zu Kli­ma­ef­fek­ten bei. Cor­nelia Weltes Arbeits­gruppe erforscht diese mikro­biellen Prozesse und verbindet dabei Mikro­bi­olo­gie, Bio­chemie, Phys­i­olo­gie und Biotech­nolo­gie. So ent­deck­te sie, dass ein bis­lang unbekan­nter Organ­is­mus, Mether­mic­oc­cus shenglien­sis, Bestandteile aus Kohle­flözen und Erdöl­lager­stät­ten in Methan umwan­delt. Die Gruppe opti­mierte die Kul­tivierungs­be­din­gun­gen für diese anspruchsvolle Mikrobe und erstellte mit Hil­fe mod­ern­er Analysemeth­o­d­en eine Karte ihrer Stof­fwech­sel­wege. Diese Erken­nt­nisse sowie gere­inigte Enzyme für die Methanbil­dung kön­nten die Grund­lage sein für indus­trielle Anwen­dun­gen, beispiel­sweise die mikro­bielle Umset­zung von Kohle- oder Ölresten zu Biogas.

Weltes Gruppe studiert auch Mikroor­gan­is­men, die Methan abbauen. Einige dieser noch kaum erforscht­en Archaeen – häu­fig unter extremen Bedin­gun­gen lebende Einzeller – kön­nen dazu beitra­gen, die weltweit­en Methane­mis­sio­nen zu ver­ringern. Die Ken­nt­nis ihrer Stof­fwech­selvorgänge und der dazu notwendi­gen Enzyme ist für ihren geziel­ten Ein­satz eine wichtige Grund­lage. Weltes Gruppe ist es gelun­gen, diese Mikroor­gan­is­men zur Pro­duk­tion von Elek­triz­ität aus Methan einzusetzen.

„Anaer­obe methan­otro­phe Archaeen kön­nten so in Zukun­ft beispiel­sweise Methan aus Abwass­er entfernen.“

- Dr. Cor­nelia Welte

In ihrer nieder­ländis­chen Wahlheimat erzielte Welte kür­zlich Aufmerk­samkeit mit ein­er Studie zur Methanbil­dung in Ams­ter­damer Gracht­en: „Für ein flach­es Gewäss­er ist die Methane­mis­sion dort erstaunlich niedrig — dank ein­er hohen Anzahl an methanab­bauen­den Mikroben an den Kanal­wän­den“. Dabei ent­deck­te die Gruppe auch ein bis­lang unbekan­ntes Methan-abbauende Bak­teri­um, Methy­loglob­u­lus, das möglicher­weise wichtige Mikro­nährstoffe von den Steinen der Gracht­en­wände bezieht.
Mit Verun­reini­gun­gen im Wass­er befasst sich eine weit­ere aktuelle Studie, die unter­sucht, ob und wie Mikroben dazu beitra­gen kön­nen, gefährliche Stoffe wie Phar­mazeu­ti­ka aus Abwässern in kom­mu­nalen Kläran­la­gen abzubauen.

Zu den ökol­o­gis­chen Arbeits­feldern der Gruppe zählen zudem Sym­biosen von Mikroben und Insek­ten: So kon­nte sie zeigen, dass Mikroor­gan­is­men im Darm der Kohlwurzelfliege, eines land­wirtschaftlichen Schädlings, eine wichtige Rolle spie­len. Dies kön­nte ein Ansatz für biol­o­gis­che Schädlings­bekämp­fung sein.

„Cor­nelia Welte deckt die gesamte Spannbre­ite der Mikro­bi­olo­gie von der Phys­i­olo­gie über die ökol­o­gis­che Funk­tion bis hin zur Anwen­dung ab“, lobt das Preiskomi­tee. Die her­aus­ra­gende Nach­wuchs­forscherin hat bere­its über 50 häu­fig hochgelobte Arbeit­en veröf­fentlicht und mehrere Mil­lio­nen Euro an Drittmit­teln einge­wor­ben. Die Vere­ini­gung überzeugte zudem ihre Ver­net­zung in der Forscherge­mein­schaft, ihr Engage­ment in der mikro­bi­ol­o­gis­chen Aus­bil­dung und ihre effiziente Forschung während der Fam­i­lien­phase und Coro­n­a­pan­demie. Cor­nelia Welte hat­te bere­its 2012 einen Pro­mo­tion­spreis für ihre in Reko­rdzeit abgeschlossene Dok­torar­beit erhalten.

Welte sieht eine Ver­ant­wor­tung für Her­aus­forderun­gen unser­er Gesellschaft wie Kli­mawan­del und Umweltver­schmutzung: „Ich möchte mit mein­er Forschung dazu beitra­gen, diese Prob­leme zu lösen.“

Dr. Cor­nelia Welte (37) ist Asso­ciate Pro­fes­sor der Abteilung Mikro­bi­olo­gie an der Rad­boud-Uni­ver­sität in Nijmegen, Nieder­lande. Sie studierte Biolo­gie an der Uni­ver­sität Bonn. Für ihre Pro­mo­tion in der Arbeits­gruppe von Uwe Dep­pen­meier über Methano­genese-Prozesse erhielt sie den Pro­mo­tion­spreis 2012. Nach ein­er Post­doc-Zeit in Bonn und Nijmegen wurde sie 2015 zum Assis­tant Pro­fes­sor und 2021 zum Asso­ciate Pro­fes­sor ernannt.