Das Projekt "Experimentelle Wirt-Parasit Ko-Evolution in einer sich verändernden Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie, Professur für Limnologie (Gewässerökologie) durchgeführt. Parasiten sind Organismen, die auf Kosten anderer leben und wachsen. Sie vermindern damit unter anderem das Wachstum, die Fortpflanzung oder Lebensdauer ihrer Wirte. Allgemein bezeichnet man diese Verminderung als Virulenz. Parasiten unterliegen wie ihre Wirte einem ständigen Wandel, der durch Anpassungen der Immunabwehr des Wirts und der Infektionsstrategien des Parasiten gekennzeichnet sind und als Koevolution bezeichnet werden. Diese Koevolution kann durch Umweltfaktoren wie Temperatur sowie weitere Organismen beeinflusst werden. Während es schon zahlreiche Untersuchungen zum Einfluss von akutem Hitzestress gibt, sind Studien über den permanenten Einfluss noch rar. Mit meiner Arbeit sollte sowohl der akute als auch der permanente Einfluss von Temperaturanstieg und Hitzestress auf eine Parasit-Wirtsbeziehung untersucht werden. Ich habe die Anpassung des Parasiten und die Virulenz an Hitzestress mit klassisch experimentellen und mathematisch/statistischen wie auch mit molekularen Methoden betrachtet. Ich konnte zeigen, dass ein akuter Hitzestress schädlicher für meinen Parasiten als den Wirt ist. Allerdings kann der Parasit sich an permanenten Hitzestress anpassen, aber auch seinem Wirt weniger Schaden zufügen. Damit sichert der Parasit sein Überleben. In einem zweiten Experimentkomplex habe ich verschiedene Infektionsversuche durchgeführt, um den Einfluss der Wirtsdichte und anderen Parasitenarten auf die Virulenz und damit die Verbreitung des Parasiten zu untersuchen. Dabei konnte ich zeigen, dass unter bestimmten Bedingungen der Parasit weniger Schaden verursachen und die Fähigkeit zu infizieren verlieren kann. Somit ist der Parasit an die Verbreitung des Wirts gebunden. Zum ersten Mal konnten damit bestehende theoretische Daten experimentell belegt werden. Desweiteren beeinflussen verschiedene Parasitenarten in ihrer Infektionsleistung gegenseitig. Diese Untersuchungen tragen zum Verständnis von Beziehungen zwischen Arten bei und ermöglichen uns eine Abschätzung der Änderung von Virulenz und Koevolution von Parasiten und ihren Wirten. Diese Arbeit trägt damit zur Aufklärung der Entwicklung von bestimmten Parasit-Wirtsbeziehungen in unserer heutigen sich ständig wandelnden Umwelt bei.
Das Projekt "Molekularbiologische Analytik fäkaler Wasserverunreinigungen - FWF UNIFIED" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. Die Verfügbarkeit von Wasser mit ausreichender Qualität hat eine enorme Bedeutung für die Gesundheit der Menschen. Seit den bahnbrechenden Arbeiten von Robert Koch, vor mehr als 100 Jahren, basiert die Analyse der mikrobiologischen Wasserqualität vorwiegend auf kultivierungsabhängigen Nachweisen von Indikatororganismen. In diesem Zusammenhang liefern fäkale Standardindikatoren wie etwa Escherichia coli oder Enterokokken wichtige Informationen über den generellen Grad der fäkalen Beeinflussung in Wasser. Aussagen über die Herkunft der fäkalen Verschmutzung (z.B. Tier vs. Mensch) sind in der Regel jedoch nicht möglich. Steigende Anforderungen im Bereich der mikrobiologischen Gefährdungs- und Risikoanalyse lassen die umfassende Analyse fäkaler Belastungen in Wasser und Gewässern (d.h. Quantifizierung der fäkalen Verschmutzungen und gleichzeitige Zuordnung zu möglichen Verursachern) immer bedeutender werden. Die alleinige Anwendung fäkaler Standardindikatoren wird diesem Anspruch jedoch nicht gerecht. Abundante bestandsbildende intestinale Bakterien (BIB) stellen diesbezüglich vielversprechende alternative Indikatoren dar. Erste Hinweise deuten darauf hin, dass BIB abgrenzbare phylogenetische Linien im Vergleich zu mikrobiellen Populationen in der Umwelt (z.B. in anaeroben Böden und Sedimenten) darstellen und darüber hinaus eine starke Wirtsanpassung, aufgrund co-evolutionärer Vorgänge, besitzen. Ihre überaus große genetische Diversität konnte jedoch aufgrund methodischer Restriktionen in der Vergangenheit nicht aufgelöst werden. Alternative molekularbiologische Methoden zur Detektion und Herkunftsbestimmung fäkaler Belastungen basieren daher auf einer völlig unzureichenden Datenbasis. Das ZIEL des vorgelegten Forschungsantrages ist eine molekulare öko-phylogenetische Grundlage zum Vorkommen und Verteilung von BIB Gemeinschaften in Wirbeltieren zu schaffen und ihre Eignung als molekulare Marker zur Analyse fäkaler Kontamination zu testen. Die Verwirklichung dieses Zieles wird durch Anwendung revolutionärer DNA-Sequenzierungstechniken, umfassender bioinformatischer Werkzeuge und einer durch Hypothesen geleiteten Forschung gewährleistet. In PHASE - 1 wird eine molekulare ultra-hochauflösende 16S-rRNA-Gen Sequenzdatenbank erstellt. Dabei werden Fäkalproben von Säugetieren, Mensch, Vögeln, Reptilien, Amphibien und Fischen als auch Umweltproben (vor allem Böden), aus genau charakterisierten Bereichen, analysiert. In PHASE - 2 wird eine umfassende Analyse der erhobenen Daten, die Etablierung der molekularen öko-phylogenetischen Sequenzgrundlage und die Überprüfung der Hypothesen durchgeführt (Abgrenzbarkeit, Wirtsanpassung und Co-Evolution von BIB und Wirten). Darüber hinaus wird die Möglichkeit des Designs molekularer Analysemethoden zur umfassenden Analyse fäkaler Verschmutzungen aufgrund der etablierten Datenbasis getestet. Die vorgeschlagenen Forschungsaktivitäten sollen erstmals eine systematische molekularbiologische Grundlage und ein Verständnis zu