Die Rolle des Mondes bei der biologischen Zeitmessung

Projektleitung: Prof. Dr. Kristin Tessmar-Raible

Der Mond ist ein wichtiger Zeitgeber für zahlreiche marine Arten, von Braunalgen, Korallen und Würmern bis hin zu Fischen und Schildkröten. Der Mondzyklus steuert die Entwicklung zur Geschlechtsreife, die Physiologie und das Verhalten. Trotz ihrer grundlegenden Natur und des weit verbreiteten Vorkommens von mondgesteuerten Rhythmen ist nur wenig über ihre molekularen Mechanismen, ihr Zusammenspiel mit Rhythmen und Oszillatoren unterschiedlicher Periodenlänge und ihre Modulation in einer sich verändernden Umwelt bekannt. Wir konzentrieren uns auf den marinen Borstenwurm Platynereis dumerilii, um diese Wissenslücken zu schließen. Techniken wie die Erschaffung transgener Organismen, induzierbare Zellablation sowie Genome Engineering mittels TALENs/Crispr-Cas ermöglichen es uns, die zugrundeliegenden Prinzipien der lunaren Zeitmessung zu entschlüsseln, z.B. die Detektierung und Unterscheidung von Sonnen- und Mondlicht.

Licht, Rhythmen und Uhren in pelagischen Lebensräumen

Projektleitung: Dr. Sören Häfker

Zooplankton im offenen Ozean ist mit einzigartigen Bedingungen konfrontiert, bei denen interne Uhren, Verhalten und Umweltzyklen direkt voneinander abhängen. Wir untersuchen diese "Henne-und-Ei"-Situation anhand des nordatlantischen Schlüsselcopepoden Calanus finmarchicus als Modell. Durch die Kombination von verhaltensbiologischen und physiologischen Untersuchungen mit einer breiten Palette molekularer Techniken erforschen wir das Innenleben der Uhrenmaschinerie des Copepoden, seine Anpassungen an den pelagischen Lebensraum und wie er Verhaltensrhythmen wie die tägliche vertikale Migration und die saisonale Überwinterung reguliert.

Rhythmen, Zeitgeber und Licht in der Tiefsee

Projektleitung:  Dr. Audrey Mat

Lange Zeit ging man davon aus, dass die Tiefsee eine arhythmische Umgebung darstellt, abgesehen von den saisonalen Schwankungen bei der Sedimentation von Phytoplanktonblüten. Jüngste Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass es Gezeiten in der Tiefsee gibt, die tiefgreifende Auswirkungen auf die Ausbreitung von Larven und sessile benthische Gemeinschaften haben können. So können die Gezeiten in der Tiefsee beispielsweise die Richtung der hydrothermalen Fluide beeinflussen. Einzigartige Tiergemeinschaften besiedeln Schlotfelder und müssen an die Strömungsdynamik angepasst sein. Dies ist wahrscheinlich durch biologische Rhythmen möglich, die es diesen Tieren erlauben, sich auf die drastischen, aber regelmäßigen Umweltveränderungen einzustellen. Wie solche Rhythmen bei diesen Tiefseeorganismen ausgelöst, synchronisiert und aufrechterhalten werden, ist noch unklar, aber wichtig zu verstehen, da anthropogene Aktivitäten unwissentlich kritische Umweltreize stören können, die diese Rhythmen bestimmen.

Mikrobielle Einflüsse auf die Entwicklungs- und Regenerationszeit bei Schwämmen

Projektleitung : Dr. Roger Revilla
 

Schwämme sind sehr einfache Tiere, ohne Organe, ein Nervensystem oder Muskeln. Zudem haben sie außergewöhnliche Regenerationsfähigkeiten. Deshalb sind sie ein sehr vielversprechendes Modelsystem, um die grundlegenden Prinzipien von Regeneration und Stammzellen-Biologie aufzudecken. In der Vergangenheit haben wir mit dem Schwamm Suberites domuncula (Desmospongia) ein in vitro Ganzkörper-Regenerationssystem etabliert, das es uns ermöglich innerhalb weniger Tage komplette Schwämme in Petrischalen zu regenerieren. Wir nutzen dieses System um die molekularen Mechanismen zu untersuchen, die dem Regenerationsprozess und Stammzellfunktionen zugrunde liegen.

Jüngst haben wir das Mikrobiom unser Model-Schwämme charakterisiert, und Pionierarbeit bei einem Protokoll geleistet, welches das Mikrobiom während der Regeneration stark reduziert. Dies führte zu der Entdeckung, dass das Mikrobiom den Regenerationsprozess mit beeinflusst. Gegenwärtig untersuchen wir die molekularen Mechanismen der Interaktion von Mikrobiom und Wirtsorganismus, um den Einfluss des Mikrobioms auf die Regeneration zu erklären.