Wissenschaftler:in / Postdoc für molekulare Untersuchungen mikrobieller Ökologie in Manganknollen-Ökosystemen der Tiefsee (w/m/d)

Das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung ist eine von der Bundesrepublik Deutschland, der Freien Hansestadt Bremen und den Ländern Brandenburg, Schleswig-Holstein und Niedersachsen getragene Forschungseinrichtung mit rund 1.400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. In einem breiten multidisziplinären Ansatz betreiben wir Polar- und Meeresforschung und leisten dabei im Verbund mit zahlreichen universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen einen wichtigen Beitrag zur globalen Umwelt-, Erdsystem- und Paläoklimaforschung.

Wissenschaftler:in / Postdoc für molekulare Untersuchungen mikrobieller Ökologie in Manganknollen-Ökosystemen der Tiefsee (w/m/d)

Hintergrund
Während einige Unternehmen bereits auf einen baldigen Beginn des Tiefseebergbaus hinarbeiten, besteht noch dringender Forschungsbedarf zu den damit verbundenen Umweltauswirkungen. Im Rahmen des JPI-Oceans-Projekts MiningImpact führt die Gruppe Tiefseeökologie und -technologie Arbeiten zu den Auswirkungen des Abbaus polymetallischer (oder „Mangan“)-Knollen auf benthische Tiefsee-Lebensgemeinschaften und ihre Funktionen durch. Im Mittelpunkt der Forschung stehen industrielle Tests des Manganknollen-Kollektor-Prototyps Patania II, die im Jahr 2021 in der Clarion-Clipperton-Frachture-Zone (CCZ) im subtropischen Ostpazifik durchgeführt wurden. Ungestörte Bedingungen und deren räumlich-zeitliche Variabilität („Baselines“) werden mit „Post-Impact“-Untersuchungen verglichen, die einen Zeitraum von Tagen bis Jahren nach dem simulierten Manganknollenabbau abdecken.

Der Schwerpunkt der hier ausgeschriebenen Stelle in der dritten Phase des Projekts fokussiert sich auf Bakterien- und Archaeengemeinschaften am Meeresboden in der CCZ. Ein einzigartiger Datensatz mit DNA-/RNA-Sequenzen (Metabarcodes, Metagenome und Metatranskriptome aus Sedimenten, Bodenwasser und Manganknollen) in Kombination mit Daten über Stoffwechselraten und die Biogeochemie des Sediments wird die Grundlage der Arbeit bilden. Im Rahmen des Projekts werden weitere Probenahmen und Messungen in der CCZ durchgeführt, um die Auswirkungen des Kollektortests auf längeren Zeitskalen zu untersuchen. Neben der wissenschaftlichen Publikation werden Beiträge geleistet, um die Ergebnisse im Projekt für eine wissensbasierte Regulierung möglicher Tiefseebergbau-Aktivitäten in der Zukunft aufzubereiten.

Der Fokus der Arbeiten wird auf benthischen mikrobiellen Gemeinschaften in Manganknollen-Ökosystemen der CCZ liegen, wobei Analysen der taxonomischen und funktionellen Vielfalt kombiniert und mit dem Wissen über Umweltbedingungen verknüpft werden. Zusätzlich zu den benthischen Gemeinschaften werden Mikroorganismen im Bodenwasser, auf Manganknollen und künstlichen Knollen aus Besiedlungsexperimenten untersucht, um die Auswirkungen auf die Umwelt vollständig zu erfassen und mögliche Renaturierungsmaßnahmen zu bewerten. Die Arbeit beinhaltet gemeinsame Analysen innerhalb des AWI und des Netzwerks der Projektpartner (z. B. zu verschiedenen Umweltfaktoren und Gemeinschaften anderer Größenklassen). Die wichtigsten Aufgaben werden Folgendes umfassen:

• Durchführung bioinformatischer Analysen mikrobieller molekularer Daten (Metabarcoding, Metagenome, Metatranskriptome) und Auswertung der Ergebnisse im Hinblick auf die taxonomische und funktionelle Vielfalt der mikrobiellen Gemeinschaften (z. B. Zusammensetzung und Struktur der Gemeinschaften, kodierte und exprimierte Stoffwechselwege)
• Auswertung der aus molekularen Daten gewonnenen Informationen und Kombination mit vorhandenen Erkenntnissen zu Umweltbedingungen unter Verwendung geeigneter statistischer Verfahren
• Charakterisierung der Umweltfolgen des Knollenabbaus und Erforschung potenzieller Indikatoren (z. B. spezifische mikrobielle Taxa und Funktionen) für die Beeinträchtigung der Ökosysteme und – möglicherweise – eine anschließende Erholung
• Veröffentlichung und Präsentation der Ergebnisse in wissenschaftlichen Fachzeitschriften und auf Konferenzen
• Beitrag zu integrierten, multidisziplinären Analysen im Projektkonsortium und zu gemeinsamen Veröffentlichungen und Berichten
• Teilnahme an Expedition(en) und Durchführung mikrobieller Probenahmen, Laborinkubationen, Extraktionen und Analysen an Bord sowie im Institutslabor
• Mitwirkung an allgemeinen Projektaufgaben (z. B. jährliche Treffen, Teilnahme und Organisation von Workshops, Berichterstattung, Datenmanagement)

• Promotion in mariner mikrobieller Ökologie mit Schwerpunkt auf molekularer Ökologie oder ökologischer Genomik oder eng verwandten Themen – idealerweise mit Schwerpunkt Tiefsee
• Berufserfahrung als Postdoc (mindestens 2 Jahre) und nachgewiesene Erfahrung im wissenschaftlichen Publizieren
• Umfassende Kenntnisse in der bioinformatischen Analyse taxonomischer und funktioneller Biodiversität und der kodierten/exprimierten Stoffwechselwege mariner mikrobieller Gemeinschaften (auf der Grundlage von Metabarcoding, Metagenomen und Metatranskriptomen)
• Fachkenntnisse in bioinformatischen Werkzeugen und Pipelines für die Datenvorverarbeitung, die Erstellung von Amplicon Sequence Variant- (ASV-)Tabellen, die Rekonstruktion von Genen/Genomen, die Vorhersage der phylogenetischen Herkunft von DNA-Sequenzen und Genen, die Klassifizierung molekularer Features und das Clustering von Proteinen auf der Grundlage von Struktur und Funktion
• Kenntnisse in R, Python, Unix/Linux-Command-Line Tools und der Automatisierung von Arbeitsabläufen
• Umfangreiche Kenntnisse der relevanten Metriken und Methoden zur Analyse natürlicher mikrobieller Gemeinschaften und Funktionen und ihrer räumlich-zeitlichen Muster (z. B. Alpha-/Beta-Diversität, differentielle Abundanzen und Genexpression, Phylogenetik, vergleichende Pangenomik und Rekonstruktion von Stoffwechselwegen)
• Umfassende Kenntnisse der relevanten molekularen Datenbanken für taxonomische und funktionelle Annotationen
• Fundierte Fachkenntnisse der molekularen Laborarbeit, einschließlich DNA/RNA-Extraktion, PCR und Erstellung von Bibliotheken für NGS
• Fähigkeit, unabhängig und in Kooperation mit den Projektpartnern zu arbeiten. Planung von Forschungstätigkeiten einschließlich der gemeinsamen Nutzung und Analyse von Ergebnissen
• Bereitschaft zur Teilnahme an Expeditionen sowie internationalen Reisen zu Projekttreffen und Konferenzen
• Ausgeprägte Kommunikations- und Teamfähigkeit
• Hervorragende Englischkenntnisse in Wort und Schrift (ungefähr dem CEFR-Level C1 entsprechend)

Wünschenswerte Fähigkeiten, Kenntnisse und Erfahrungen

• Kenntnisse über mikrobielle Stoffwechselprozesse und Methoden zu deren Untersuchung (z. B. tracerbasierte Inkubationen) und allgemeine marine/benthische Biogeochemie
• Interesse und Bereitschaft, sich Methoden des maschinellen Lernens/KI für ökologische Analysen anzueignen und anzuwenden
• Expeditionserfahrung

• exzellente Forschung
• Zusammenarbeit und Kooperation - institutsintern, national und international, interdisziplinär
• Chancen, sich zu entwickeln – auf der eigenen Stelle und auf andere Stellen hin
• ein internationales Umfeld – alltägliche Kontakte zu Menschen aus aller Welt
• flexible Arbeitszeiten
• betriebliche Gesundheitsförderung und Firmenfitness mit Hansefit und Wellhub
• Unterstützungsangebote und eine gelebte Kultur der Vereinbarkeit von Beruf und Familie
• betriebliche Altersvorsorge (VBL)

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