Mikrobielle Netzwerke

Mikrobielle Netzwerke sind mathematische Darstellungen der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Mikroorganismen innerhalb eines Lebensraums, wie beispielsweise im Bodenmikrobiom. Sie basieren auf der Analyse von Daten, die häufig durch molekulare Methoden wie 16S-rRNA-Sequenzierung gewonnen werden, und ermöglichen es, komplexe Beziehungen zwischen Mikroorganismen zu visualisieren und zu verstehen. Diese Netzwerke bestehen aus Knotenpunkten (auch "Nodes" genannt), die Mikroorganismen oder Gruppen von Mikroorganismen repräsentieren, und Kanten (oder "Edges"), die die Art der Beziehung zwischen den Knoten beschreiben, etwa positive (kooperative) oder negative (kompetitive) Interaktionen.

Im Bodenmikrobiom spielen mikrobielle Netzwerke eine zentrale Rolle, da sie die vielfältigen Interaktionen widerspiegeln, die für die Stabilität und Funktion des Ökosystems entscheidend sind. Beispielsweise beeinflussen solche Netzwerke den Nährstoffkreislauf, die Pflanzengesundheit und die Abwehr gegen Pathogene. Knotenpunkte in mikrobiellen Netzwerken sind von besonderer Bedeutung, da sie häufig Mikroorganismen darstellen, die eine Schlüsselrolle innerhalb der Gemeinschaft spielen. Solche Knotenpunkte können sogenannte Keystone-Species sein, deren Verlust zu einem Zusammenbruch des gesamten Netzwerks führen kann. Sie sind oft durch eine hohe Anzahl von Verbindungen (hoher Grad der Vernetzung) oder eine zentrale Position im Netzwerk gekennzeichnet.

Die Analyse mikrobieller Netzwerke liefert wertvolle Einblicke in die Struktur und Dynamik von Mikrobiomen und hilft, funktionelle Zusammenhänge zwischen Mikroorganismen zu entschlüsseln. Dies hat praktische Anwendungen, etwa bei der Förderung nützlicher mikrobieller Interaktionen in der Landwirtschaft oder bei der Wiederherstellung gestörter Ökosysteme.