Projektbeschreibung
Das uralte Rätsel der Fixierung von Kohlendioxid auf der Erde
Die frühe Erdatmosphäre war während des Archaikums reich an CO2 und stieß die Evolution mikrobiellen Lebens durch die autotrophe CO2-Fixierung an. In der modernen Umwelt mit geringerem CO2-Gehalt sind die antiken Stoffwechselwege, die für das frühe Leben wichtig waren, nicht mehr erkennbar. Finanziert über den Europäischen Forschungsrat hat sich das Team von Archean Park zur Aufgabe gemacht, das CO2-reichen Ökosysteme unter der Oberfläche zu erforschen. Durch die Untersuchung dieser Relikte in CO2-reichen Umgebungen wollen die Forschenden Erkenntnisse zur Biochemie mit weitreichenden Auswirkungen erhaschen. Diese Initiative könnte das biotechnologische und geotechnische Umfeld auf den Kopf stellen, da Lösungen wie fortschrittliche Biomasseproduktion oder CO2-Speicherung möglich werden. Bei Archean Park wird nicht nur die Vergangenheit beleuchtet, sondern auch die Zukunft der mikrobiellen Evolution und des Kohlenstoffkreislaufs der Erde beschrieben.
Ziel
The biological conversion of inorganic to organic carbon, autotrophic CO2 fixation, is arguably the most important biosynthetic process on Earth. Having been established early in the Archean Eon, a period characterized by an atmosphere rich in CO2, this metabolism helped spark and fuel the evolution of early microbial life. Mounting evidence suggests that exceedingly high levels of CO2 select for energetically efficient CO2 fixation pathways, immensely affecting carbon cycling. We hypothesize that CO2-rich subsurface ecosystems still harbor microbes that prefer or even require extremely high CO2 concentrations; we refer to these microbes as carbodioxyphiles. Accordingly, elevated CO2 levels would impact the thermodynamics of the microbial central carbon metabolism, enhancing autotrophy and hindering remineralization of organic matter by heterotrophs. To this end, we will study microbial life in CO2-rich subsurface environments and elucidate ancient metabolic pathways rendered obsolete by the CO2 levels of most modern environments. Each of the research team’s members has contributed to prior breakthroughs in novel autotrophic pathways, environmental genomics, metabolomics, and/or the biogeochemistry of deep subsurface environments. Establishing optimal synergy in this wealth of expertise and experience, we will describe novel modes of microbial carbon fixation in CO2-rich settings and elucidate the importance of carbodioxyphily for microbial evolution. Archean Park will provide a unique window through which to study a new mode of cellular biochemistry, the relicts of primordial carbon fixation, and Earth’s earliest carbon cycle. We will comprehensively characterize the metabolic mechanisms exploited by microbes to achieve evolutionary dominion in these relict environments. Our findings will stimulate biotechnological and geotechnical innovations ranging from enhanced autotrophic biomass production to improved carbon sequestration and storage.
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: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-SyG
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