Forschungsbereich „Molekulare Biodiversität und Anpassung“

Dieser Forschungsbereich soll die molekularen und chemischen Mechanismen identifizieren, die der Vielfalt der Organismen, den Interaktionsnetzwerken und (Co-)Evolutionsprozessen zugrunde liegen. Diese Prozesse wiederum führen zu lokaler Anpassung, zur Ausdifferenzierung innerhalb von Populationen und zur Artenbildung. Dies schließt auch das Funktionieren komplexer Organismengemeinschaften wie Mikro- oder Holobiome ein.


Forschungsfragen

Welche chemischen Substanzen beeinflussen die Interaktionen von Organismen und ihre Anpassung an Umweltveränderungen?

Chemische Substanzen sind wichtig für die Kommunikation zwischen Pflanzen, Mikroben und Tieren. Die Erforschung dieser chemischen Kommunikation ist ein wichtiger Schritt hin zu einem Verständnis darüber, wie Biodiversität entsteht und erhalten bleibt.
Computergestützte Verfahren zur Identifizierung von Metaboliten zeigen neuartige chemische Signale in der intraspezifischen Kommunikation und multitrophischen Netzwerken auf (Complexity, Functions). Neuartige pflanzliche Metabolite könnten dafür eingesetzt werden, die Widerstandsfähigkeit von Agro-Ökosystemen auf nachhaltige Weise zu verbessern (Society).

Welche molekularen Mechanismen liegen den funktionalen Bindungen in höchst diversen Microbiomen und ihren Wirten zugrunde?

Mikrobielle Gemeinschaften sind wichtige Einflussfaktoren für das Funktionieren von Ökosystemen und die Leistungsfähigkeit von Makroorganismen. 
Molekulare Werkzeuge helfen dabei, Mikrobengemeinschaften sowie ihre Interaktionen und ihre Funktion zu identifizieren (Complexity, Functions). Dafür bringen iDiv-Wissenschaftler ökologische Konzepte und Daten zu Holobiomen mit Informationen über menschliche Mikrobiome zusammen. Dies soll zu einem besseren Verständnis darüber führen, wie komplexe Mikrobiome auch bei einem Wandel der Biodiversität erhalten werden können (Society).

Welchen Einfluss haben Umweltveränderungen auf die evolutionären Prozesse, die der lokalen Anpassung, Populationsstruktur und Artbildung zugrunde liegen?

Organismen passen sich an Umweltveränderungen an, was zu populationsgenetischen Abweichungen und zur Bildung neuer Arten führt.
Genomanalysen zeigen, welche evolutionären Auswirkungen der globalen Wandel auf die lokale Anpassung, die Artenbildung und die Ausdifferenzierung innerhalb von Populationen hat (Complexity). Lokale Anpassung und ökoevolutionäre Prozesse haben einen Einfluss darauf, wie Populationen auf den globalen Wandel reagieren (Change).


Key publications

Cooper, R. E., ..., and Küsel, K. (2020). Iron Is Not Everything: Unexpected Complex Metabolic Responses between Iron-Cycling Microorganisms. The ISME Journal 14, DOI: 10.1038/s41396-020-0718-z

Holzmeyer, L., ..., Muellner-Riehl, A. N., ..., and Schnitzler, J. (2020). Evaluation of Plant Sources for Antiinfective Lead Compound Discovery by Correlating Phylogenetic, Spatial, and Bioactivity Data. Proceedings of the National Academy of Sciences 117, DOI: 10.1073/pnas.1915277117

Prada‐Salcedo, L. D., ..., Heintz‐Buschart, A., Reitz, T., ..., and Buscot, F. (2020). Fungal guilds and soil functionality respond to tree community traits rather than to tree diversity in European forests. Molecular Ecology, DOI: 10.1111/mec.15749

Tehel, A., …, and Paxton, R.J. (2020). Experimental Infection of Bumblebees with Honeybee-Associated Viruses: No Direct Fitness Costs but Potential Future Threats to Novel Wild Bee Hosts. Royal Society Open Science 7, DOI: 10.1098/rsos.200480

Volf, M., Weinhold, A., …, Uthe, H., ...., Richter, R., …, Wirth, C. and van Dam, N. M. (2020). Branch-localized induction promotes efficacy of volatile defences and herbivore predation in trees. Journal of Chemical Ecology, DOI: 10.1007/s10886-020-01232-z

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