Was erforschen wir an Tieren?

Forschung mit Zebrafischen

Zebrafische zählen heute zu den wichtigsten Labortieren. Sie lassen sich nicht nur gut halten und zu züchten, sondern eignen sich auch, um vielerlei biologische Fragestellungen zu beantworten.

So sind ihre blauschwarz und golden schimmernden Streifen, die sich über die Längsseiten bis zur Schwanzflosse ziehen, ins Interesse der Forschenden um die Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard gerückt. Ihr Team in der Emeritus-Forschungsgruppe „Musterbildung“ interessiert sich dafür, wie diese Muster in der Embryonalentwicklung der Fische entstehen und welche Zellen, Gene und regulierenden Elemente daran beteiligt sind. Dazu verändern die Forschenden gezielt Gene ihrer Fische und beobachten, wie sich dies auf die Musterbildung auswirkt. Auf diese Weise nähert sich das Team grundlegenden Prinzipien von Entwicklung und Evolution. Denn das Streifenmuster ist nicht nur hübsche Zierde: Es wirkt sich auf den Fortpflanzungserfolg aus und dient der Tarnung. Zudem ist es denkbar, dass sich diese grundlegenden Prinzipien auch auf andere Zellen und Körperfunktionen übertragen lassen. Die Pigmentzellen der Fische stammen von Vorläuferzellen des Nervensystems ab.

Forschung mit Stichlingen

Der Dreistachliche Stichling zählt zu den Lieblingstieren der Evolutionsbiologen. Der Grund dafür: Er ist auf der Nordhalbkugel in den Lebensräumen von Salz- und Süßwasser weit verbreitet – mit einer ungeheuren Bandbreite im Aussehen und im Verhalten. Der Phänotyp der Fische verändert sich schnell, was sie zu hervorragenden Modellorganismen macht, um zu untersuchen, wie evolutionäre Anpassung an neue Umweltbedingungen abläuft und schließlich neue Arten entstehen. Felicity Jones untersucht mit ihrem Team am Friedrich-Miescher-Labor, wie Mutationen, Genvariationen, Epigenetik und die Regulation der Genaktivität dazu beitragen, dass Anpassung an die Umwelt stattfinden kann und so neue Eigenschaften entstehen.

Forschung mit Mäusen

Milliarden von Mikroorganismen besiedeln den Körper – auf der Haut etwa oder im Darm. Damit beeinflussen sie die Gesundheit des Organismus, im Positiven wie im Negativen. Ruth Ley, Direktorin der Abteilung Mirkobiomforschung, untersucht mit Hilfe von Labormäusen, wie sich das Mikrobiom, die Gesamtheit aller Mikroorganismen, im Darm auf die Gesundheit auswirkt, und wie Fehlbesiedelungen unter anderem Übergewicht, Diabetes und chronische Autoimmunerkrankungen begünstigen. Die Mäuse werden dafür mit unterschiedlichen Bakterienkulturen geimpft. Die Veränderungen im Mauskörper durch die Versuche sind geringfügig; die Mäuse sind gesund und weisen geringe Gewichtsunterschiede von etwa 4 g im Vergleich zur Kontrollgruppe auf.

Frank Chan am Friedrich-Miescher-Labor interessiert sich für die molekularen Grundlagen und die Evolution komplexer Merkmale. Seine Arbeitsgruppe untersucht gleich mehrere Fragestellungen an Mäusen: Zum einen sequenzieren die Forschenden DNA von Mäusen, deren Beine durch Züchtung länger als gewöhnlich (aber nicht krankhaft lang) sind. Dadurch wollen sie herausfinden, wie Selektion das Genom beeinflusst, also einer der fundamentalen Fragen der Evolution auf den Grund gehen. Ihre Ergebnisse sind relevant für weiterführende Fragestellungen in Umweltschutz und Landwirtschaft: Die aus dem Experiment resultierende Erkenntnis, dass sich kleine Populationen zumindest für begrenzte Zeit schnell neuen und veränderten Umweltbedingungen anpassen, ist wichtig etwa für Empfehlungen zum Ausbau natürlicher Schutzkorridore bedrohter Arten. Dass die Forschenden andererseits festgestellt haben, dass sich andererseits unter dauerndem und starkem Selektionsdruck die Anpassungsfähigkeit dieser Populationen erschöpft, erklärt die Bedrohung der Artenvielfalt. In der Landwirtschaft könnten die Erkenntnisse neue Zuchtverfahren erlauben, die gezielt auf Anforderungen klimatischer Veränderungen ausgerichtet sind.
Eine andere Fragestellung des Forschungsteams um Chan treibt die Krebsforschung voran: Patienten mit Bloom-Syndrome, einer seltenen Erbkrankheit, leiden besonders häufig an Leukämie. Die Forschenden möchten die Mechanismen dahinter verstehen und untersuchen dafür an Mäusen, wie bei der Teilung von Körperzellen genetisches Material rekombiniert wird.

Forschung mit Kaninchen, Rennmäusen und Ratten

Adrian Streit, Leiter der Arbeitsgruppe „Parasitische Nematoden“, untersucht die molekularbiologischen und genetischen Grundlagen für den Lebenszyklus, den Wechsel zwischen parasitischen und freilebenden Formen und die Vermehrung von parasitischen Fadenwürmern. Um diese zu züchten, benötigt er Kaninchen, Ratten und Rennmäuse, die mit den Fadenwürmern geimpft werden, die dann im Darm der Nager leben. Die Wirtstiere bleiben dabei vollständig gesund.

Forschung mit Fadenwürmern und Blatthornkäfern

Ralf Sommer befasst sich mit verschiedenen Fragestellungen der integrativen Evolutionsbiologie. Wenige Millimeter große Fadenwürmer dienen den Forschenden dieser Abteilung dabei als Modellorganismen, um das Entstehen von Biodiversität zu verstehen. Indem die Forschenden gleichzeitig Entwicklungsbiologie, Ökologie und Populationsgenetik in den Blick nehmen, erhalten sie Einblicke in die Mechanismen hinter evolutionären Neuerungen und die Prinzipien von Divergenz.
Das Zusammenspiel zwischen Nematoden und den von ihnen besiedelten Blatthornkäfern beschäftigt die Arbeitsgruppe von Matthias Herrmann innerhalb derselben Abteilung.