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 Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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