Mikroorganismen unter stringenten Bedingungen - Analyse und Modellierung des Wachstums von Hefekolonien
Mikroorganismen haben im Verlauf der Evolution Wachstumsstrategien entwickelt, die es ihnen erlauben, unter Nährstofflimitation in neue Lebensräume vorzustoßen. Bei der Besiedelung von Oberflächen wird durch das Wachstum der Mikroorganismen in verzweigten Strukturen ein Maximum an Fläche durch einen minimalen Einsatz an Biomasse erschlossen. Die dabei entstehenden Muster haben fraktalen Charakter und treten auch bei biotechnischen Prozessen in heterogenen Systemen, z.B. bei der solid-state-Fermentation oder bei der Biofilmbildung, auf. Während die in homogenen Systemen stattfindenden Transport- und Wachstumsprozesse seit Jahrzehnten Gegenstand bioverfahrenstechnischer Forschung und durch ein breites theoretisches Fundament gut beschrieben sind, fehlt ein solcher theoretischer Unterbau für Systeme mit heterogen verteilten Nährstoffen weitgehend. Eine Erforschung des Wachstums von Mikroorganismen unter limitierenden Bedingungen und der dabei auftretenden Musterbildung trägt also zum grundsätzlichen Verständnis der Ausbreitungsmechanismen von Mikroorganismen in ihrer natürlichen Umgebung bei. Sie ist die Grundvoraussetzung für die Optimierung von biotechnologischen Prozessen in heterogenen Systemen, wie z.B. Biofilmen oder Flocken in Submerskulturen.
Projektfinanzierung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft