Komplexe biologische Wechselwirkungen
In der Abteilung für komplexe biologische Wechselwirkungen untersuchen wir die Räuber-Beute-Interaktion zwischen verschiedenen Reichen der Lebewesen und die Koevolution von fleischfressenden Pilzen und Fadenwürmern auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen.
Verschiedene fleischfressende Pilzarten sind unabhängig voneinander entstanden. Innerhalb der großen Pilzstämme Ascomyzeten, Basidiomyzeten und Zygomyzeten haben mehrere Arten einzigartige Strategien entwickelt, um Fadenwürmer (Nematoden), die meistverbreiteten Tiere der Erde, zu erbeuten. Trotz ihrer faszinierenden Biologie wurden räuberische Pilze auf molekularer und zellulärer Ebene bisher nur wenig erforscht. In den vergangenen Jahren war unsere Abteilung federführend an der Entwicklung genetischer Modelle für zwei fleischfressende Pilze beteiligt: den Nematodenfangpilz Arthrobotry oligospora (A. oligospora) aus der Gruppe der Ascomyzeten und den Austernpilz Pleurotus ostreatus (P. ostreatus) aus der Gruppe der Basidiomyzeten. Beide Pilze verfolgen unterschiedliche räuberische Strategien.
Parallel dazu nutzen wir leistungsstarke Genetik und verschiedene zusätzliche Ressourcen für den Modell-Fadenwurm Caenorhabditis elegans (C. elegans), um die Interaktionen der Nematoden mit räuberischen Pilzen zu untersuchen. In unseren Systemen sind sowohl Pilze als auch Nematoden genetisch lenkbar, sodass eine eingehende Analyse der Interaktionen von beiden Seiten möglich ist.
Forschungsschwerpunkt
Wir setzen ganzheitliche Methoden ein, die genetische, genomische, chemische und biochemische Analysen, Zellbiologie, quantitative Bildgebung und computergestützte Modellierung umfassen, um die Wechselwirkungen zwischen A. oligospora und P. ostreatus mit C. elegans zu untersuchen.
Forschungsthemen
Nematodenfressende Pilze (Nematode-trapping fungi, NTF) sind eine faszinierende Gruppe fleischfressender Pilze, die einzigartige Strategien entwickelt haben, um Nematoden, winzige Rundwürmer, zu fangen und zu fressen. Diese Pilze verwenden spezialisierte Fangstrukturen wie klebrige Netze, einschnürende Ringe und klebrige Noppen, um ihre Beute unbeweglich zu machen. Sobald diese gefangen ist, dringen die Pilze in den Körper der Nematoden ein und spalten ihr Gewebe auf, um Nährstoffe zu gewinnen. Unser Team ist daran interessiert, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die die Evolution und Entwicklung der Fallen in nematodenfressenden Pilzen steuern.
Der Austernpilz Pleurotus ostreatus ist eine weithin bekannte Speisepilzart, die für ihren charakteristischen austernförmigen Hut und ihre Fähigkeit bekannt ist, auf einer Vielzahl von Substraten zu wachsen, darunter auch auf verrottendem Holz. Abgesehen von seiner kulinarischen Attraktivität ist der Austernpilz auch aufgrund seines einzigartigen räuberischen Verhaltens ein faszinierender Organismus. P. ostreatus ist ein Fleischfresser, der in der Lage ist, Nematoden zu lähmen und zu töten. Forschende haben eine spezifische Struktur, die Toxozyste, und eine flüchtige Verbindung identifiziert, die das Nervensystem der Nematoden stört, welche für die Abtötung der Nematoden entscheidend ist. Laufende Forschungsarbeiten zielen darauf ab, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die die Entwicklung und Evolution von Toxozysten in Pleurotus-Pilzen steuern.
Die Interaktion zwischen Räuber und Beute kann das Verhalten der Beutetiere stark beeinflussen, da diese sich anpassen, um nicht gefasst zu werden. Wir verwenden C. elegans als Modellorganismus, um zu untersuchen, wie Nematoden auf räuberische Pilze reagieren und sich an diese anpassen, und um zu verstehen, wie Räuber-Beute-Interaktionen die Koevolution von Pilzen und Nematoden beeinflussen.
Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung
Wenn
Caenorhabditis elegans, ein Modellorganismus aus der Familie der Fadenwürmer, in den klebrigen Fallen des räuberischen Pilzes
Arthrobotrys oligospora gefangen wird, stellt er schnell seine Bewegung und Nahrungsaufnahme ein und geht in einen schlafähnlichen Ruhezustand über. Forschende haben die Nervenschaltkreise und molekularen Signalwege hinter dieser drastischen Verhaltensänderung aufgedeckt und dabei einen ausgeklügelten Mechanismus enthüllt, der für die Interaktionen zwischen Raubtier und Beute von entscheidender Bedeutung sein könnte.
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Forscher der Academia Sinica in Taiwan und des Max-Planck-Instituts für Biologie in Tübingen, Deutschland, enthüllen, wie das Nematoden-Gen
nhr-66 die Produktion von Kutikula-Kollagenen steuert. Diese Kollagene ermöglichen es räuberischen Pilzen, an ihren Nematoden-Beutetieren zu haften und sie zu fangen. Während eine verringerte Kollagen-Expression den Nematoden hilft, Pilzfallen zu entkommen, schwächt dies auch ihre schützende Kutikula. Dies verdeutlicht einen evolutionären Kompromiss in dieser mikroskopischen Räuber-Beute-Interaktion.
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Eine neue Direktorin baut die Abteilung für komplexe biologische Wechselwirkungen auf, die sich mit den molekularen Wechselwirkungen und der Koevolution von Nematoden und nematodenfressenden Pilzen befasst.
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