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Timing im Tierreich

27.11.2012
Zur richtigen Zeit am richtigen Ort das Richtige tun: Wie Tiere das schaffen und damit ihr Überleben sichern, wird an der Uni Würzburg untersucht – in einem neuen Sonderforschungsbereich, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft mit rund sieben Millionen Euro fördert.

Wann es für eine Blattlaus wohl ratsam ist, die Wirtspflanze zu wechseln? Auch das erforschen Würzburger Biologen in einem neuen Sonderforschungsbereich. Das Bild zeigt eine Blattlaus der Art Rhopalosiphum padi.

Foto: Jochen Krauss

Taufliegen schlüpfen immer am frühen Morgen, wenn die Luftfeuchtigkeit hoch ist. Mittags wäre die Gefahr zu groß, dass ihre zarten Flügel vertrocknen, bevor sie richtig ausgehärtet sind. Eine Innere Uhr hilft ihnen, die richtige Schlüpfzeit nicht zu verpassen.

Viele Blüten sind nicht den ganzen Tag lang geöffnet. Um zuverlässig an Pollen und Nektar zu kommen, können sich Honigbienen darum bis zu neun Tageszeiten merken und regelrecht einen Blüten-Besuchsplan abarbeiten. Nachmittags zum Beispiel fliegen sie zielstrebig zu Blüten, die nur nachmittags geöffnet sind.

Wüstenameisen laufen auf der Suche nach Futter verschlungene Wege. Haben sie etwas gefunden, kehren sie auf direktem Weg ins Nest zurück – um so schnell wie möglich aus der lebensgefährlichen Hitze zu kommen. Die kürzeste Laufstrecke zurück nach Hause „berechnen“ sie ganz ohne Navi, nur mit der Sonne als Kompass.

Timing: Ein weitgehend unerforschtes Feld

Diese Beispiele zeigen: Timing ist alles, und zwar nicht nur im Alltag des Menschen. Alle Organismen folgen gewissen Zeitplänen. Das schützt sie vor Hitze, Frost und anderen widrigen Umweltbedingungen, das sichert ihre Ernährung und ihr Überleben. Zum Einhalten ihrer Zeitpläne haben Tiere Mechanismen entwickelt, von denen die Wissenschaft teils nur wenig weiß. Innere Uhren gehören ebenso dazu wie beeindruckende Lern- und Gedächtnisleistungen.

Timing im Tierreich: Dieses weitgehend unerforschte Feld beackern nun Wissenschaftler der Universität Würzburg in einem neuen Sonderforschungsbereich. Bei einzeln und sozial lebenden Insekten wollen sie verschiedene Timing-Mechanismen analysieren – auf der Ebene von Nervensystemen, Sinnes- und Nervenzellen sowie von Molekülen.
Sie untersuchen auch, welche Bedeutung die Timing-Mechanismen für Entwicklung, Fortpflanzung, soziale Lebensweisen und Anpassung an die Umwelt besitzen. Die Erkenntnisse, die die Forscher dabei gewinnen, lassen auch Rückschlüsse auf andere Tiere und den Menschen zu. Denn die Inneren Uhren haben sich in der Evolution nicht stark verändert.

Komplexe Lebensgemeinschaften im Blick

Wie das Timing bei Tieren funktioniert, untersuchen die Würzburger Biologen auch an komplexen Lebensgemeinschaften im Freiland. Zum Beispiel am System Pilz – Pflanze – Blattlaus – Marienkäfer: Wenn Blattläuse an bestimmten Gräsern saugen, wehren sich die Pflanzen, indem sie bitter schmeckende Stoffe in ihren Saft mischen. Die Bitterstoffe stammen aus einem Pilz, der mit den Gräsern in Symbiose lebt.

Nun ist in der Blattlauskolonie gutes Timing gefragt: Ab wann wird der Saft so ungenießbar, dass sich der Aufwand für einen Wechsel auf eine andere Wirtspflanze lohnt? Einfach so umziehen können die Läuse nicht, denn dafür müssen sie fliegen. Sie lösen das Problem elegant: Falls der Grassaft zu bitter wird, erzeugen sie einfach Nachkommen, die Flügel besitzen.
Wie kommt es dazu? Und wie reagieren die Blattläuse, wenn als zusätzliche Bedrohung – neben dem bitteren Saft – Marienkäfer ins Spiel kommen, die gerne mal die eine oder andere Laus fressen? Auch das ist ein Projekt, das die Würzburger im neuen Sonderforschungsbereich bearbeiten werden.

Fakten zum Sonderforschungsbereich

Finanziell gefördert werden die Arbeiten von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG): Sie investiert in den kommenden vier Jahren voraussichtlich rund sieben Millionen Euro in den Würzburger Sonderforschungsbereich „Insect timing: mechanisms, plasticity and interactions“, der seine Arbeit am 1. Januar 2013 aufnimmt. Rund 70 Personen arbeiten mit, Sprecherin ist Charlotte Förster. Die Professorin hat am Biozentrum den Lehrstuhl für Neurobiologie und Genetik inne.

Sonderforschungsbereiche gelten als Aushängeschilder, die Universitäten eine exzellente Forschungsqualität bescheinigen. Die DFG richtet sie nach einem strengen Begutachtungsprozess ein; die Konkurrenz um das Fördergeld ist enorm. Sonderforschungsbereiche werden zunächst für vier Jahre bewilligt. Nach erneuten Begutachtungen kann die DFG sie um jeweils vier Jahre verlängern; die maximale Förderdauer liegt bei zwölf Jahren.

Beteiligte Fachrichtungen

Am neuen Sonderforschungsbereich sind vor allem Wissenschaftler aus dem Biozentrum der Uni Würzburg beteiligt: aus den Lehrstühlen für Neurobiologie und Genetik, Zoologie II (Verhaltensphysiologie und Soziobiologie), Zoologie III (Tierökologie und Tropenbiologie), aus der Botanik I (Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik), der Biochemie und der Pharmazeutischen Biologie.

Vertreten sind zudem das Physiologische Institut, das Rudolf-Virchow-Zentrum für experimentelle Biomedizin, das Institut für Medizinische Strahlenkunde und Zellforschung sowie das Brain Research Institute der Universität Zürich.
Profile der beteiligten Forscher (pdf)

Kontakt

Prof. Dr. Charlotte Förster,
Biozentrum der Universität Würzburg,
T (0931) 31-88823, charlotte.foerster@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

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