title: Microbial consortia potentially couple thiosulfate oxidation with the reduction of iron(III) oxides
Creators: name: Battisti, Nicola
Publisher: name: :none
Year: 2025

description: Der mikrobielle Schwefelkreislauf ist ein entscheidender biogeochemischer Prozess in Feuchtgebiet-Ökosystemen und spielt eine bedeutende Rolle bei der Regulierung des Abbaus organischen Kohlenstoffs sowie der Methanemissionen. Trotz des relativ kleinen verfügbaren Sulfatpools ermöglicht ein effizienter Schwefelkreislauf eine schnelle Sulfatregeneration und unterstützt Sulfatreduktionsraten, die mit denen in marinen Sedimenten vergleichbar sind. Dennoch sind die zugrunde liegenden Mechanismen der Schwefeloxidation in Feuchtgebieten noch unzureichend verstanden. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Eisen(III)-Minerale direkt an der mikrobiellen Schwefeloxidation beteiligt sein könnten, doch diese Hypothese wurde bislang nicht experimentell untersucht. In dieser Arbeit haben wir eine aus einem Torfmoor gewonnene Anreicherungskultur genutzt, um die potenzielle Rolle von Ferrihydrit bei der Oxidation von Thiosulfat zu untersuchen – einem der wichtigsten Intermediate im oxidativen Schwefelkreislauf von Süßwasserökosystemen. Unsere Experimente kombinierten chemische Analysen und mikroökologische Ansätze, um die Stöchiometrie und die zentralen mikrobiellen Akteure des Ferrihydrit-gekoppelten Thiosulfat-Oxidationsprozesses zu verstehen. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mitglieder des Konsortiums in der Lage sind, intermediäre Schwefelverbindungen und Eisen(III)-Oxide zu nutzen, um anorganischen Kohlenstoff zu fixieren und den Rest der Gemeinschaft zu unterstützen. Wir schlagen mögliche Szenarien vor, die gekoppelte Redoxreaktionen und das Wachstum der Kultur ermöglichen. Darüber hinaus hebt diese Arbeit die komplexen Wechselwirkungen zwischen den Mitgliedern der Anreicherungskultur hervor und weist auf eine mögliche kooperative Wachstumsstrategie innerhalb der Gemeinschaft hin.
description: The microbial sulfur cycle is a crucial biogeochemical process in wetland ecosystems, playing a significant role in regulating organic carbon decomposition and methane emissions. Despite the relatively small standing pool of sulfate, efficient sulfur recycling facilitates rapid sulfate renewal, supporting sulfate reduction rates comparable to those observed in marine sediments. However, the mechanisms underlying sulfur oxidation in wetland ecosystems remain poorly understood. It has been hypothesized that iron(III) minerals may be directly involved in driving the microbial sulfur oxidation, but this hypothesis has yet to be explored experimentally. In this thesis, we leveraged an enrichment culture derived from peatland to investigate the potential role of ferrihydrite in driving the oxidation of thiosulfate, one of key intermediates in the oxidative sulfur cycle in the freshwater ecosystem. Our experiments integrated both a chemical analysis and microbial ecology approaches to understand the stoichiometry and key microbial members underlying the ferrihydrite-coupled thiosulfate oxidation process. Our findings suggest members of the consortia are able to use intermediate sulfur compounds and iron(III) oxides to fix inorganic carbon, and support the rest of the community. We propose potential scenarios allowing the coupled redox reactions and the growth of the culture. Furthermore, this work underlines the intricate interactions between members of the enrichment culture, indicating the potential involvement of cooperative growth of the community members.