Projektbeschreibung
Zusammensetzung und Funktion von Gemeinschaften auf Einzelartebene
Wie kann eine Gemeinschaft aus einer Liste von Kandidatenarten gebildet werden, um eine Zielfunktion zu optimieren? Diese kritische Frage der synthetischen mikrobiellen Ökologie ist für die Ausgestaltung von Mehrartenkonsortien in der Biotechnologie von wesentlicher Bedeutung. Leider ist aufgrund der großen Anzahl möglicher Kombinationen keine empirische Lösung umsetzbar. In diesem Zusammenhang werden im Rahmen des ERC-finanziertes Projekt ECOPROSPECTOR Konzepte aus der evolutionären Systembiologie und Fitnesslandschaften integriert, um die Zusammensetzung und Funktion von Gemeinschaften auf der Einzelartebene zu erkunden. Mithilfe eines einfachen mathematischen Modells wird im Zuge des Projekts quantifiziert, wie sich das Hinzukommen einer Art auf die Funktion der Gemeinschaft auswirkt. Im Mittelpunkt steht ein Modellsystem mit einhundert stärkeabbauenden Bodenbakterien, in dem die Beziehungen zwischen der Zusammensetzung der Gemeinschaft und der Optimierung der Stärkehydrolyse dargestellt werden.
Ziel
Given a list of candidate species, which community should one form to optimize a target function? Answering this fundamental ecological question is particularly urgent in the emerging field of synthetic microbial ecology, where it would dramatically improve our ability to design multi-species consortia for biotechnological applications. An empirical solution is out of reach, due to the astronomical number of possibilities: one could form ~1E30 possible assemblages from just 100 species. To provide a solution, ECOPROSPECTOR will borrow state-of-the-art ideas from Evolutionary Systems Biology and the theory of Fitness Landscapes, where similarly vast combinatorial spaces must be explored to find optimal sequences (peaks) in a genotype-phenotype map. This will result in a new and groundbreaking theoretical paradigm to map community composition and function in large communities at the single-species level.
My proposal is motivated by exciting preliminary results revealing an ecological parallel to the emerging evolutionary concept of global epistasis: the functional effect of adding a species to a community can be predicted by a simple mathematical relationship. I will start by characterizing these relationships in a model empirical system consisting of 100 starch-degrading soil bacteria. I will then use machine learning to reconstruct and navigate the full combinatorial landscape between community composition and function, in search of communities that optimize the rate of starch hydrolysis. Through genetic and environmental manipulations and mathematical modeling, I will then mechanistically explain the emergence of those predictive equations and causally link them with species traits. Besides solving a problem of critical practical importance, the theoretical paradigm emerging from this work will unify quantitative research in ecology and evolution, providing unique opportunities for cross-pollination across fields.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Mikrobiologie Bakteriologie
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Ökologie
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Mikrobiologie Mikrobiome
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
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Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-COG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
28006 MADRID
Spanien
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.