Evolution im Anthropozän: Wie sich die Natur an globale Veränderungen anpasst
Willkommen! Unsere Arbeitsgruppe erforscht an der Schnittstelle von evolutionärer Genomik, Ökologie und Ökotoxikologie, wie Populationen in freier Wildbahn auf rapide Umweltveränderungen reagieren.
Wir leben in einer Epoche tiefgreifender Umbrüche. Klimawandel, chemische Umweltverschmutzung und der Verlust von Lebensräumen setzen die Natur massiv unter Druck. Doch die Evolution steht nicht still. Mithilfe modernster genomischer Methoden – also der Entschlüsselung und Analyse des gesamten Erbguts – untersuchen wir die Mechanismen, die es Wildpopulationen ermöglichen, auf diese menschengemachten Stressoren zu reagieren. Unser Fokus reicht dabei von kurzfristigen physiologischen Antworten bis hin zu langfristigen genetischen Anpassungen.
Klimawandel: Das Rennen gegen Erderwärmung und Dürre
Wie reagieren heimische Ökosysteme auf zunehmende Hitze und Trockenheit? Wir untersuchen dies unter anderem an wichtigen Waldbaumarten wie der Europäischen Rotbuche (Fagus sylvatica). Durch die Verknüpfung von populationsgenomischen Daten mit Umweltmodellierungen und Satellitenbeobachtungen (Fernerkundung) identifizieren wir genetische Varianten, die Bäumen helfen, extreme Dürreperioden zu überleben. Dieses Wissen ist entscheidend, um unsere Wälder zukunftsfähig und widerstandsfähiger zu machen.
Ökotoxikologie: Die unsichtbaren Gefahren im Lebensraum
Unsere Gewässer und Böden sind oft komplexen Mischungen neuer Schadstoffe ausgesetzt. Wir erforschen die Auswirkungen von Mikroplastik, Reifenabrieb (städtischen Sedimenten), Schwermetallen wie Cadmium sowie künstlicher nächtlicher Beleuchtung (ALAN) auf lebende Organismen. An unserem Modellorganismus, der Zuckmücke (Chironomus riparius), können wir zeigen: Umweltverschmutzung ist nicht nur toxisch, sondern fungiert als starker evolutionärer Treiber. Sie erzwingt eine schnelle genetische Anpassung und kann zellulären Stress auslösen, der die Erbsubstanz direkt beeinflusst.
Mutationsraten: Der grundlegende Motor der Evolution
Um zu verstehen, wie flexibel Arten überhaupt reagieren können, untersuchen wir das Tempo der Evolution. Wir messen die spontane Mutations- und Rekombinationsrate der DNA und analysieren, wie diese durch Umweltfaktoren wie Temperatur, Schadstoffe oder die Entwicklungsgeschwindigkeit verändert werden. Diese Grundlagenforschung hilft uns zu entschlüsseln, wie jene genetische Vielfalt entsteht, aus der die natürliche Selektion in einer schwankenden Umwelt schöpfen kann.
Soziale Insekten: Genetik von Verhalten, Alterung und Parasitismus
Ein weiterer wichtiger Schwerpunkt, geprägt durch die Arbeiten von Barbara Feldmeyer, widmet sich den faszinierenden Gesellschaften von Ameisen (wie der Gattung Temnothorax). Wir untersuchen, wie soziale Strukturen, komplexe Arbeitsteilung und extreme Unterschiede in der Lebenserwartung (Königinnen vs. Arbeiterinnen) genetisch und molekular gesteuert werden. Ein besonders spannendes Feld ist der soziale Parasitismus: Wir entschlüsseln das evolutionäre Wettrüsten zwischen parasitischen Ameisen und ihren unfreiwilligen Wirten. Zudem beleuchten wir, wie diese sozialen Insekten durch rasche Anpassung ihrer Genaktivität auf Temperaturveränderungen reagieren und wie ihr überlebenswichtiges chemisches Kommunikationssystem (Geruchssinn) evolutionär geformt wird.
Biodiversität und fundierter Artenschutz
Die Erfassung und der Erhalt der biologischen Vielfalt bilden das Fundament unserer Arbeit. Wir erstellen hochwertige Referenzgenome für unterschiedlichste Arten – von invasiven Stechmücken über Landschnecken bis hin zur stark gefährdeten Europäischen Wildkatze. Bei Letzterer nutzen wir historische und aktuelle Genomdaten, um den Einfluss des Menschen und Hybridisierungsprozesse (die Vermischung mit Hauskatzen) nachzuvollziehen. Solche genomischen Zeitreihen liefern die notwendige Evidenz für zielgerichtete und lokal angepasste Schutzmaßnahmen.
Unsere Mission: Durch das Entschlüsseln der genetischen Basis von Anpassungsprozessen wollen wir die Reaktionen der Natur auf den globalen Wandel vorhersagbar machen. Unsere Forschung liefert wichtige Erkenntnisse, um die Überlebensfähigkeit von Populationen zu beurteilen und wissenschaftlich fundierte Strategien für den Naturschutz der Zukunft zu entwickeln.
