Viele biologische Innovationen haben sich bei den Bakterien und Archäen entwickelt. Mit molekularbiologischen Werkzeugen kann man heute die Evolution dieser Entwicklung teilweise rekonstruieren.

Welches waren die erfolgreichsten biologischen Innovationen, die selektioniert und zum Teil zu grundlegenden Eigenschaften der meisten Zellen geworden sind?
Module 1, 7, 8

Zu den Mikroorgansimen zählen wir die Archäen, die Bakterien und die eukaryotischen Einzeller. Sie besiedeln alle Habitate der Erde. Da viele in der Lage sind, extreme Umweltbedingungen nicht nur zu tolerieren, sondern auch zu nutzen, kommen ihre Vertreter in allen Ökosystemen der Erde vor.

Mögliche Lebensformen auf anderen Planeten müssten dieselben Prinzipen erfüllen, die mikrobiologisches Leben auf der Erde auszeichnen; welche sind das ?
Module 1, 2

Mikroorganismen leben autotroph oder heterotroph; sie nutzen Nährstoffe aus anorganischen oder organischen Molekülen; bezüglich der Elektronenquellen sind sie lithotroph oder organotroph, und ihr energetischer Lebensstil kann phototroph oder chemotroph oder beides sein.

Wie setzt man Mikrobendiäten zusammen, die all die Voraussetzungen für Wachstum erfüllen und mit denen man neue Mikroorganismen aus der Natur anreichern und Reinkulturen isolieren kann ?
Module 3, 4

Bakterien und Archäen führen alle Stoffwechselleistungen aus, die für die Physiologie der Erde notwendig sind. Ohne sie gäbe es auf der Erde weder Stoffzyklen noch biologische Energieumwandlungsmechanismen, weder Stickstofffixierung noch C-Autotrophie, noch Photosynthese, noch Atmung. Die grundlegenden physiologischen Leistungen wurden im Verlaufe der letzten 200 Jahre entdeckt. Die Bakterien und Archäen, die sie ausführen, konnten bis heute erst zum Teil kultiviert werden.

Wie erfoscht man in der Metabolomik die Regulation und die Leistungen des Stoffwechsels und wie kann man, auch ohne Kultivierung, Angaben über mikrobielle Aktivitäten in komplexen Systemen erhalten ?
Modul 3

Bei der Diagnose von Infektionskrankheiten müssen pathogene Mikroorganismen phänotypisch oder genotypisch nachgewiesen werden. In industriellen Prozessen kommen meist nur reine Einzelkulturen zum Einsatz, die als Arten phänotypisch charakterisiert sein müssen. Um Prozesse in komplexen Ökosystemen zu verstehen, sind auf der anderen Seite Kenntnisse über symbiotische Wechselwirkungen unter den mikrobiellen Gemeinschaften massgebend.

Wie definiert, analysiert und misst man die Leistung von Reinkulturen und diejenige von Gemeinschaften ?
Module 4, 5

Die in statischer Kultur erreichbare Zellmasse hängt ab von den Nährstoffen und den Energieträgern, die im Medium offeriert werden sowie von der Konzentration an Stoffwechselprodukten, die sich anhäufen. Im regulierten Chemostaten kann man Mikroorganismen fast beliebig lang kontinuierlich züchten. Durch Kultivierungsverfahren werden heute eine Vielzahl von Nahrungsmittelhilfsstoffen, Medikamente und wertvolle Produkte für die Forschung synthetisiert. Wachstum und Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen sind in der klinischen Mikrobiologie ebenso wichtig wie in biotechnologischen Anwendungen und in unserer täglichen Hygiene.

Welche Rolle spielen natürliche, aber auch genetisch veränderte Mikroorganismen in der Biotechnologie, der Forschung und in der Ökologie der Gesundheit ?
Module 6, 2