Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen

Biologische Grundlagenforschung mit Vorreiterfunktion

Alle Lebewesen verändern sich – sowohl im Laufe ihres Lebens als auch über Generationen hinweg. Mit der Entwicklung und Evolution von Tieren und Pflanzen beschäftigt sich das Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen (bis Ende 2021: Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts untersuchen, wie aus einer befruchteten Eizelle ein funktionstüchtiger Organismus entsteht und welche Gene daran beteiligt sind. Darüber hinaus analysieren sie die Rolle dieser Entwicklungsprozesse bei der Entstehung neuer Arten sowie der Evolution von Proteinen. Um Antworten auf ihre Fragen zu finden, arbeiten die Forschenden mit sogenannten Modellorganismen wie Zebrafisch, Taufliege, Fadenwurm und Ackerschmalwand, einer Verwandten der Kohlpflanzen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Gene, die die Entwicklung beeinflussen, in unterschiedlichen Lebewesen – ob Fliege und Mensch oder Ackerschmalwand und Reis – in ähnlicher Weise funktionieren.

Abteilungen

Mikrobiomforschung

Direktorin: Prof. Ruth Ley, PhD

In der Abteilung für Mikrobiomforschung stellen wir grundlegende Fragen über die evolutionären Ursprünge des menschlichen Darmmikrobioms und wie es die Physiologie und Evolution des Organismus beeinflusst. Unsere Forschungsschwerpunkte sind: Evolution des menschlichen Darmmikrobioms und Wechselwirkung mit der Wirtsgenetik, Lipide in der Wirt-Mikrobiom-Symbiose, Mikrobiota-Innate-Immuninteraktionen, Ökologie und Evolution von wirtsassoziierten Methanorganismen und Auswirkungen der erblichen Mikrobiota auf den Wirtsphänotyp. 

Algenentwicklung und -evolution

Direktorin: Dr. Susana Coelho

Unsere Forschung konzentriert sich auf den Ursprung, die Evolution und die Regulierung der Vielfalt sexueller Vermehrungssysteme sowie auf die molekularen und evolutionären Mechanismen, die den komplexen Entwicklungsmustern und Fortpflanzungsmerkmalen von Braunalgen zugrunde liegen. Braunalgen haben sich seit mehr als einer Milliarde Jahren unabhängig von Tieren und Landpflanzen entwickelt. In dieser Zeit haben sie sich zum drittgrößten Entwicklungsstamm auf dem Planeten etabliert. Außerdem weisen sie eine faszinierende Vielfalt an sexuellen Lebenszyklen und Systemen zur Geschlechtsbestimmung auf. Es wird angenommen, dass diese außergewöhnliche Gruppe von Eukaryonten grundlegende Erkenntnisse über die Prozesse liefert, die der Entwicklung von komplexem mehrzelligem Leben zugrunde liegen.

Proteinevolution

Direktor: Prof. Dr. Andrei Lupas

Proteine sind grundlegende Bausteine aller lebenden Zellen; man kann sogar behaupten, dass das Leben im Wesentlichen auf der chemischen Aktivität von Proteinen beruht. Aufgrund ihrer Bedeutung ist es kaum verwunderlich, dass die Vorfahren der meisten heute nachgewiesenen Proteine bereits zur Zeit des "letzten gemeinsamen Vorfahren" vorhanden waren, eines Urorganismus, von dem alles Leben auf der Erde abstammt. Wie sind die ersten Proteine entstanden? Wie ermöglicht ihre Abfolge von Aminosäuren ihre chemische Aktivität? Diese Fragen stehen im Mittelpunkt unserer wissenschaftlichen Bemühungen in unserer Abteilung für Proteinevolution.

Integrative Evolutionsbiologie

Direktor: Prof. Dr. Ralf J. Sommer

Wir verbinden die Themen Entwicklungsbiologie, Ökologie und Populationsgenetik in einem hochintegrativen Ansatz, um zu verstehen, wie sich neuartige und komplexe Merkmale als Ergebnis historischer Prozesse entwickelt haben. Wir konzentrieren uns auf die entwicklungsbedingte (phänotypische) Plastizität als Vermittler für die Evolution von neuartigen, komplexen Merkmalen und der phänotypischen Vielfalt. 

Molekularbiologie

Direktor: Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Detlef Weigel

Das langfristige Ziel unserer Forschungsabteilung ist es, sowohl die molekularen Mechanismen als auch die Evolution adaptiver Merkmale zu verstehen. Zu diesem Zweck verwenden wir sowohl Ansätze, bei denen der Phänotyp im Vordergrund steht, als auch solche, bei denen der Genotyp betrachtet wird, um genetische Varianten zu identifizieren, die bei der lokalen, regionalen oder globalen Anpassung eine Rolle spielen könnten. Solche Studien profitieren in hohem Maße vom Wissen über die Genome anderer Arten. Ferner von einer historischen Perspektive, die alte DNA-Methoden nutzt, um das in Herbarien gespeicherte Wissen zu erschließen. Einer unserer Forschungszweige, der sich mit Kompromissen der pflanzlichen Fitness befasst, wird seit einiger Zeit durch einen Zuschuss des Europäischen Forschungsrates (ERC) unterstützt.

Forschungsgruppen

Evolution von Krankheitserregern bei Pflanzen

Forschungsgruppenleiterin: Dr. Honour McCann

Wir untersuchen die Entstehung von pflanzlichen Krankheiten in landwirtschaftlichen Betrieben und konzentrieren uns dabei auf bakterielle Infektionskrankheiten, die durch Pseudomonas syringae und in jüngerer Zeit durch Ralstonia solanacearum verursacht werden. Wir nutzen die Methoden der Populationsgenomik und der Phylogeographie, um die Richtung und den Zeitpunkt von Migrationsereignissen zu rekonstruieren, die Ursprünge von Krankheitsausbrüchen zu identifizieren und Wirtswechsel oder die Ausdehnung des Verbreitungsgebiets zu erkennen.

Wechselseitige Beziehungen von Lebensgemeinschaften

Forschungsgruppenleiter: Dr. Hassan Salem

Zahlreiche Anpassungen bei Tieren sind eine deutliche Folge von Lebensgemeinschaften (Symbiosen). Wir interessieren uns für die evolutionären Prozesse, die die Wechselwirkungen zwischen den Arten mit gegenseitigem Nutzen formen, wobei der Schwerpunkt darauf liegt, warum sie entstehen und wie sie erhalten werden. Zu den am weitesten verbreiteten und am besten organisierten Symbiosen, die in der Natur vorkommen, gehören die Wechselbeziehungen zwischen pflanzenfressenden Insekten und Bakterien. Die Forschung im Labor umfasst die Untersuchung von Herbivoren-Mikroben-Interaktionen über mehrere biologische Skalen hinweg, um die Wechselwirkungen zu charakterisieren, die diese Partnerschaften definieren, und um die Entwicklungsprofile zu beschreiben, die zu ihrem Fortbestand beitragen.