Biogeographie und funktionelle Merkmale von Pilzen im Ozean

Meerespilze werden zunehmend als eine der entscheidenden Akteure im ozeanischen Kohlenstoffkreislauf erkannt. Trotz ihrer im Vergleich zu Bakterien geringen Abundanz verfügen sie über einzigartige enzymatische Eigenschaften, die den Abbau komplexer, schwer zugänglicher organischer Substanzen wie Chitin, ligninähnlicher Polymere und Makroaggregate ermöglichen. Durch die Zersetzung dieser persistenten Kohlenstoffpools beschleunigen Pilze den Umsatz organischer Materie, verändern Verweilzeiten von Kohlenstoff und beeinflussen das Gleichgewicht zwischen Speicherung und Remineralisierung in der Tiefsee. Dennoch wird ihre ökologische Bedeutung stark unterschätzt. Diversität, Aktivität und Interaktionen mit anderen Mikroorganismen gehören zu den größten Wissenslücken der marinen Biogeochemie. Das Verständnis der Biogeographie mariner Pilze ist daher zentral. Ihre Verteilung wird durch Temperatur, Sauerstoff und Partikelfluss geprägt, aber globale Datensätze sind fragmentiert und taxonomisch uneinheitlich. Ohne ein klares Bild darüber, wo verschiedene Arten vorkommen, wie sie auf klimatische Veränderungen reagieren und welche Rollen sie in unterschiedlichen Tiefenbereichen einnehmen, können Pilze nicht in Modelle des zukünftigen Kohlenstoffkreislaufs integriert werden. Eine globale Kartierung ihrer Diversität und Umweltbezüge wird zeigen, ob funktionelle Gilden, Destruenten, Parasiten, Symbionten, Partikelbesiedler, sich unter dem Klimawandel ausbreiten, zurückziehen oder verschieben. Um diese Wissenslücken zu schliessen, ist ein Multi-Omics-Ansatz unverzichtbar. Metagenomik erweitert den Pilz-Stammbaum um zahlreiche bislang unbekannte Umweltlinien und offenbart ihr genetisches Potenzial. Metatranskriptomik und Metaproteomik zeigen, welche Stoffwechselwege in situ aktiv sind und welche Rolle Pilze beim Abbau organischer Materie spielen. Die Integration dieser Ebenen ermöglicht ein mechanistisches Verständnis ihrer Funktionen, metabolischen Flexibilität und Interaktionen mit Bakterien und anderem Plankton. Nur durch einen solchen Ansatz lassen sich die Rolle der Pilze an den Kohlenstoffflüssen quantitativ bewerten und zentrale Umweltfaktoren identifizieren, die ihre Verteilung und Aktivität steuern. Diese integrierten Forschungsbemühungen werden unser Verständnis des mikrobiellen Motors der Ozeane grundlegend verändern. Die Entdeckung der Diversität, Funktion und ökologischen Netzwerke mariner Pilze ermöglicht es, diese lange übersehene Organismengruppe in globale Kohlenstoffmodelle einzubeziehen und vorherzusagen, wie sich seine Bedeutung in einem wärmer werdenden, zunehmend geschichteten Ozean verändern wird.