Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

In den mattenartigen Strukturen eines Bakteriums können mehrere angepasste Varianten gleichzeitig bestehen

Ein Verhaltensexperiment zeigt, dass eine völlig unkooperative Verhaltensstrategie auch dann die Anstrengungen für den Klimaschutz untergräbt, wenn Katastrophen drohen

Der Nutzen von Paarungen mit mehreren Männchen hängt vor allem von der Qualität der Nahrung ab

Neue Eidechsen-Variante verändert die Fortpflanzungsstrategien ihrer Artgenossen

Eine neue Studie identifiziert die zellulären Ursprünge der Variation menschlicher Gesichtsformen

Max-Planck-Forschende kooperieren mit Partnern in mehr als 120 Ländern. Hier schreiben sie über ihre persönlichen Erfahrungen und Eindrücke. Nathalie Feiner vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön ist für zwei Monate ans Mittelmeer gereist. Sie untersucht Mauereidechsen, die auf vielen Inseln des toskanischen Archipels vorkommen. Auf der Suche nach unerforschten Populationen lässt sich die reptilienbegeisterte Biologin selbst von Quallen nicht aufhalten.

Hoch oben im Norden Deutschlands zwischen Kiel und Lübeck, inmitten einer malerischen Seenlandschaft, liegt ein Forschungsinstitut: Am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie im beschaulichen Plön entwickeln Arne Traulsen und sein Team Modelle, mit denen sich Abläufe in der Natur nachstellen lassen.

Künstliche Intelligenz (KI) hat sich rasend schnell von einer Domäne der Wissenschaft und Science Fiction zur alltäglichen Realität entwickelt. Die neue Technologie verspricht großen gesellschaftlichen Nutzen, sie birgt aber auch Risiken – vor allem, wenn es um mögliche Auswirkungen von Systemen geht, die intelligenter sind als wir Menschen. So haben führende Fachleute aus der Wissenschaft und Technologieexperten vor einigen Monaten einen Brief veröffentlicht, in dem eine Pause gefordert wird bei Experimenten mit KI-Systemen, die über die Leistung von GPT-4 hinausgehen.

Diesen Herbst brechen auf der Nordhalbkugel wieder Millionen Vögel in ihre Winterquartiere auf. Einigen davon wird Miriam Liedvogel besonders fest die Daumen drücken, dass sie im nächsten Frühjahr heil zurückkehren. Die Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön hat ihnen nämlich ein wenig Gepäck mitgegeben: sogenannte Geolokatoren. Die winzigen Sensoren sollen ihr verraten, wo die Vögel den Winter über waren.

Wer betrügt, fliegt raus. Im Fall der Bakterien von Paul Rainey ist das Schummeln dagegen sogar erwünscht. In seinem Labor am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön untersucht der Forscher, wie aus Einzelzellen ein vielzelliger Organismus wird. Seine Erkenntnis: Zu viel Zusammenhalt kann für die Gemeinschaft auch kontraproduktiv sein.

Die Vielfalt natürlicher Gemeinschaften wird durch einen hohen Anteil seltener Arten geprägt. Obwohl diese als „weniger angepasste“ Organismen auf dem Weg zum Aussterben sein könnten, liegt der Fokus der Forschung zunehmend auf ihrem Beitrag zur Funktion von Ökosystemen. Untersuchungen artenreicher Gemeinschaften und mathematische Modelle, die viele interagierende Populationen erfassen, zeigen, dass nicht starre Wettbewerbshierarchien, sondern Dynamiken außerhalb des Gleichgewichts Muster von Seltenheit und Häufigkeit bestimmen.

Neues Leben entsteht nur, wenn zwei gesunde Keimzellen miteinander verschmelzen. Der für die Keimzellenbildung wichtige Prozess der meiotischen Zellteilung ist jedoch häufig fehlerhaft oder sogar nicht funktionsfähig, was zu Fehlgeburten und Unfruchtbarkeit führt. Trotz der zentralen Bedeutung der Keimzellen sind die zellulären Mechanismen, durch die sie gebildet werden, noch nicht erforscht und bleiben rätselhaft. Unser Ziel ist es zu verstehen, wie die zentralen Prozesse der meiotischen Rekombination gesteuert werden und die genetischen und epigenetischen Akteure aufzudecken.

Pflanzen werden von sehr unterschiedlichen mikrobiellen Gemeinschaften besiedelt. Unter den Mikroben gibt es solche, die wachstumshemmende Eigenschaften gegenüber pilzlichen und anderen Krankheitserregern aufweisen. Pilzliche Krankheitserreger wiederum schaffen es, antibakterielle Substanzen zu produzieren, die die pflanzlichen Mikrobiota manipulieren können.

Selbstreplizierende Gene sind in Genomen nicht ungewöhnlich. Das menschliche Genom besteht zu mehr als 50% aus diesen Genen. Während es sich beim Menschen jedoch um molekulare Parasiten handelt, haben wir in Bakterien selbstreplizierende Gensequenzen identifiziert, die eine Symbiose mit dem Wirtsbakterium bilden, also einen Nutzen bringen. Faszinierend ist nicht nur, dass eine Generation in diesen Populationen mehrere 1000 Jahre dauert, sondern, dass wir Konflikte zwischen der Bakterium- und Sequenzpopulation beobachten, die Konflikten zwischen einem Organismus und einzelnen Zellen ähneln.

Wie werden Bakterien resistent gegen Antibiotika? Eine wichtige Rolle spielt oft Extra-DNA, sogenannte Plasmide, die Bakterien zusätzlich zum Chromosom tragen. Auch Plasmide werden an die Tochterzellen vererbt, allerdings nicht akkurat, sondern mit einiger Zufälligkeit. Stochastische Modelle können den Vererbungsprozess über viele Generationen hinweg elegant beschreiben und damit zu einem klaren Bild der Dynamik von Plasmid-kodierten Genen, etwa Resistenzgenen, beitragen. Dies ist die Basis, um die Evolution von Bakterien beeinflussen und die Entstehung von Resistenzen verhindern zu können.