Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

An einem (DNA-)Strang ziehen

29.10.2015

Initiative für eine fächer- und grenzübergreifende Erfassung der Mikroorganismen der Erde

Ohne Mikroorganismen wären wir nicht(s)


Die Forschung an einfachen Modellsystemen wie diesem Wurm verrät, wie Tiere – einschließlich des Menschen – von ihren bakteriellen Bewohnern profitieren.

Christian Lott/HYDRA-Institut

Mehr als drei Milliarden Jahre ist es her, dass Cyanobakterien die Erdatmosphäre mit ausreichend Sauerstoff versorgt haben, um auch uns Menschen das Dasein zu ermöglichen. Seither haben diese und andere Mikroorganismen nicht aufgehört, unser Leben zu prägen.

Sie sorgen für fruchtbare Böden, zersetzen Schadstoffe, versorgen uns mit Energie und halten unsere Verdauung am Laufen. Doch ungeachtet ihrer zentralen Rolle wissen wir nur wenig über die einzelnen Mikroorganismen, ihr Zusammenspiel und ihre Funktionen.

„Das müssen wir ändern“, erklärt Nicole Dubilier vom Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, „gerade angesichts der großen Herausforderungen, die im 21. Jahrhundert auf uns zukommen. Wir brauchen eine globale Forschungsinitiative, um ein umfassendes Verständnis der Mikroorganismen auf der Erde zu erlangen.“

Genomik gemeinsam gezielt nutzen

Dubilier spielt damit auf einen Aufruf US-amerikanischer Forscher an, der in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science erscheint. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schlagen darin die Gründung einer „Unified Microbiome Initiative“ (UMI, Vereinigte Mikrobiom-Initiative) vor.

Für Dubilier und ihre Mitautoren Margaret McFall-Ngai vom Pacific Biosciences Research Center in Hawaii und Liping Zhao von der Shanghai Jiao Tong Universität in China greift diese Initiative jedoch zu kurz. Sie fordern in einem zeitgleich in der Zeitschrift Nature erscheinenden Kommentar nach einer „Internationalen Mikrobiom-Initiative“ (IMI), die sich über die Grenzen der USA hinaus erstreckt. Wie eine Dachorganisation kann sie auch nationale Anstrengungen umfassen.

Der Ruf nach einer gemeinsamen Initiative erwächst aus den revolutionären Erkenntnissen, die Fortschritte in der DNA-Sequenzierung in den letzten Jahren hervorgebracht haben. Immer schnellere und kostengünstigere Verfahren zur Entschlüsselung genetischen Materials, zusammen mit Fortschritten in der Probenaufarbeitung, -darstellung und Dateninterpretation, offenbaren zusehends die atemberaubende Vielfalt mikrobiellen Lebens.

Analysen des menschlichen Mikrobioms beispielsweise – also aller Mikroorganismen, die unseren Köper bewohnen – haben erst vor wenigen Jahren gezeigt, dass etwa 10.000 Mikrobenarten in und auf einem gesunden Erwachsenen hausen und unser Leben von der Verdauung bis zu unseren Gefühlen beeinflussen.

Doch viele der Studien, die im Zuge dieser sogenannten genomischen Revolution durchgeführt wurden, lassen sich nicht unter einen Hut bringen. Unterschiede in den Methoden und der Datenverarbeitung führen häufig dazu, dass Ergebnisse nicht verglichen werden können. Je nach Analysemethode unterschiedet sich beispielsweise die Anzahl der Bakterienarten in ein und derselben Probe um mehrere Größenordnungen.

Nur durch eine gemeinsame Anstrengung wie die nun vorgeschlagene IMI können übergreifende Standards entwickelt werden, an die sich dann alle weiteren Studien halten. „Dann können wir aus vielen Einzeluntersuchungen einen globalen Datensatz erzeugen, der weltweit verstanden wird. Momentan gibt es viele Dateninseln voller Informationen, die aber nicht gemeinsam lesbar sind“, erklärt Dubilier.

International und interdisziplinär

Nicht nur Ländergrenzen müssen überwunden werden, um den Erfolg einer IMI zu ermöglichen. „Ebenso müssen wir Wissenschaftler besser darin werden, über den Tellerrand unserer eigenen Forschungsrichtung hinwegzublicken und uns mit anderen Disziplinen zu vernetzen“, sagen Dubilier und ihre Mitautoren. „Wir brauchen Informatiker und Mathematiker, die uns helfen, die wichtigen Informationen aus den gewaltigen Datenmengen zu ziehen. Chemiker, Physiker und Ingenieure können neue Methoden und Geräte entwickeln, um die Kommunikation der Mikroben und ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt besser zu verstehen.“

Denn es reicht nicht aus, immer nur neue Daten zu erzeugen. „Wir müssen auch lernen, die Ergebnisse unserer Forschung richtig zu deuten “, betont Dubilier. „Nur dann kann es uns gelingen, die vielfältigen Rollen der Mikroorganismen in unserer Umwelt zu verstehen. Und nur dann können wir Ökosysteme bewahren und von ihren breitgefächerten ökologischen, sozialen und ökonomischen Funktionen profitieren – heute und in Zukunft.“

Verstehen und nachhaltig nutzen

Ein Projekt wie die IMI ermöglicht, dass wir das Mikrobiom unserer Erde umfassend verstehen. Ohne ein solches Verständnis kann es nicht gelingen, viele der großen Herausforderungen der Zeit zu meistern – seien das Umweltzerstörung, Klimawandel, Energiewende oder Bevölkerungswachstum. Zudem kann eine IMI sicherstellen, dass das geschaffene Wissen auch jenen Ländern zukommt, die selbst nicht die Mittel haben, große Forschungsprojekte zu fördern.

Es ist wichtig, eine gemeinsame Initiative schnell ins Leben zu rufen, betonen Dubilier und ihre Kollegen. Wenn nationale Initiativen wie jene aus den USA an Fahrt aufnehmen, müssen die gemeinsamen Ziele und Richtlinien der IMI bereits den Rahmen bilden, in dem neue Studien durchgeführt und Ergebnisse produziert werden. „Sonst laufen wir wieder Gefahr, aneinander vorbeizuforschen“, so Dubilier. Zudem ermögliche die internationale Ausrichtung, dass die weltweit besten Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen für die Erforschung des Mikrobioms an einem Strang ziehen.

Um die Initiative zu finanzieren, rufen die Forscher staatliche Institutionen und private Stiftungen auf, aktiv zu werden. „Durch eine internationale, interdisziplinäre und konzertierte Initiative können wir nur gewinnen, während nationale Initiativen dadurch keinen Schaden nehmen“, erklären die Forscher.

Addendum:

Das Mikrobiom:
Das Mikrobiom ist die Gesamtheit der Mikroorganismen, die eine ökologische Nische bewohnen. Eine solche Nische kann der menschliche Darm sein, der Mensch als Ganzes, ein Stück Ackerboden, der offene Ozean oder auch der Planet Erde.

Eine Initiative, vier Aufgaben:
Vier Hauptziele haben Dubilier und ihre Kollegen für die IMI formuliert:
Richtlinien: Normen ausarbeiten für Arbeitsmethoden, Datenanalyse, Datennutzung und geistige Eigentumsrechte und deren Umsetzung gewährleisten.
Prioritäten: Eine gemeinsame Forschungsplanung erstellen, die vergleichende Untersuchungen auf lokaler bis globaler Ebene ermöglicht.
Werkzeuge: Neue, fachübergreifende Methoden der Mikrobiomforschung entwickeln.
Foren: Diskussionsplattformen errichten, die den Austausch zwischen Wissenschaftlern ebenso wie mit Nachwuchsforschern, Geldgebern und der Öffentlichkeit erleichtern.
Es gibt auch andere Bestrebungen, einheitliche Standards in die Genomforschung zubringen. Das Genomic Standards Consortium (GSC) beispielsweise, an dem auch das Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie beteiligt ist, will die Beschreibung genomischer Daten standardisieren und ihren Austausch fördern. Die nun angestrebte IMI geht jedoch deutlich weiter.


Originalveröffentlichung bei Nature:
Nicole Dubilier, Margaret McFall-Mgai and Liping Zhao (2015): Create a global microbiome effort. Nature 529 (631-634).
DOI: 10.1038/526631a

Veröffentlichung bei Science:
A. P. Alivisatos, M. J. Blaser, E. L. Brodie, M. Chun, J. L. Dangl, T. J. Donohue, P. C. Dorrestein, J. A Gilbert, J. L. Green, J. K. Jansson, R. Knight, M. E. Maxon, M. J. McFall-Ngai, J. F. Miller, K. S. Pollard, E. G. Ruby, S. A. Taha, Unified Microbiome Initiative Consortium (2015): A unified initiative to harness Earth’s microbiomes. Science 350 (503-504).
DOI: 0.1126/science.aac8480

Kontakt:

Prof. Dr. Nicole Dubilier
Tel.: +49 421 2028 932
Mail: ndubilie(at)mpi-bremen.de

Dr. Fanni Aspetsberger
Pressesprecherin
Tel.: +49 421 2028 645
Mail: faspetsb(at)mpi-bremen.de

Dr. Manfred Schlösser
Pressesprecher
Tel.: +49 421 2028 704
Mail: mschloes(at)mpi-bremen.de

Gemeinsam mit Kollegen aus Hawaii und China ruft Nicole Dubilier vom MPI Bremen in der Zeitschrift „Nature“ zu einer gemeinsamen und globalen Erforschung der Mikroben unserer Erde auf.

Weitere Informationen:

http://www.mpi-bremen.de

Dr. Manfred Schloesser | Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

Weitere Berichte zu: IMI Max-Planck-Institut Mikrobiologie Mikrobiom Mikroorganismen Nische Umwelt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bayreuther Genetiker entdecken Regulationsmechanismus der Chromosomen-Vererbung
09.04.2020 | Universität Bayreuth

nachricht Superinfektionen bei Influenza: Jenaer Lungenbläschen-Chip zeigt, wie Bakterien und Viren Zellbarrieren beschädigen
09.04.2020 | InfectoGnostics - Forschungscampus Jena e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Breites Spektrum: Neuartiges Hybridmaterial erweist sich als effizienter Fotodetektor

Digitalkameras, aber auch viele andere elektronische Anwendungen benötigen lichtempfindliche Sensoren. Um den steigenden Bedarf an solchen optoelektronischen Bauteilen zu decken, sucht die Industrie nach neuen Halbleitermaterialien. Diese sollten nicht nur einen möglichst breiten Wellenlängenbereich erfassen, sondern auch preisgünstig sein. Ein in Dresden entwickeltes Hybridmaterial erfüllt beide Anforderungen. Himani Arora, Physik-Doktorandin am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), wies nach, dass sich eine metallorganische Verbindung als Breitband-Fotodetektor verwenden lässt. Da es keine teuren Rohstoffe enthält, kann es in großen Mengen preisgünstig produziert werden.

Metallorganische Gerüste (Metal-Organic Frameworks, MOFs) haben sich in den vergangenen zwanzig Jahren zu einem gefragten Materialsystem entwickelt. Die...

Im Focus: Broad spectrum: Novel hybrid material proves an efficient photodetector

Digital cameras as well as many other electronic devices need light-sensitive sensors. In order to cater for the increasing demand for optoelectronic components of this kind, industry is searching for new semiconductor materials. They are not only supposed to cover a broad range of wavelengths but should also be inexpensive.

A hybrid material, developed in Dresden, fulfils both these requirements. Himani Arora, a physics PhD student at Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR),...

Im Focus: Langlebigere Satelliten, weniger Weltraumschrott

Forschende der Universität Stuttgart nehmen innovatives induktives Plasmatriebwerk auf Helicon-Basis in Betrieb

Erdbeobachtungssatelliten für niedrige Flughöhen, kleiner, leichter und billiger als herkömmliche Modelle: Das sind die Ziele des EU- Projekts „DISCOVERER“, an...

Im Focus: X-ray vision through the water window

The development of the first high-repetition-rate laser source that produces coherent soft x-rays spanning the entire 'water window' heralds the beginning of a new generation of attosecond technology

The ability to generate light pulses of sub-femtosecond duration, first demonstrated some 20 years ago, has given rise to an entirely new field: attosecond...

Im Focus: Innovative Technologien für Satelliten

Er kommt ohne Verkabelung aus und seine tragende Struktur ist gleichzeitig ein Akku: An einem derart raffiniert gebauten Kleinsatelliten arbeiten Forschungsteams aus Braunschweig und Würzburg. Für 2023 ist das Testen des Kleinsatelliten im Orbit geplant.

Manche Satelliten sind nur wenig größer als eine Milchtüte. Dieser Bautypus soll jetzt eine weiter vereinfachte Architektur bekommen und dadurch noch leichter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Preisgekröntes Projektmanagement

09.04.2020 | Förderungen Preise

Breites Spektrum: Neuartiges Hybridmaterial erweist sich als effizienter Fotodetektor

09.04.2020 | Materialwissenschaften

Bayreuther Genetiker entdecken Regulationsmechanismus der Chromosomen-Vererbung

09.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics