Faszination Entwicklung: der Zebrafisch und die Ackerschmalwand

Wie entwickelt sich aus einer befruchteten Eizelle ein kompletter Organismus und wie konnten sich Tiere und Pflanzen an verschiedene Lebensräume anpassen? Diese Fragen erforschen die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Die beiden Abteilungen Zellbiologie und Molekularbiologie setzen dabei ihre ganze Energie auf eine Pflanze: die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana).

Tübingen/Berlin – Das Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie (MPI EB) geht auf eine Arbeitsgemeinschaft zur Virusforschung aus dem Jahr 1937 zurück, aus der 1954 das Max-Planck-Institut für Virusforschung entstand. Erst seit 1984 trägt die Einrichtung ihren jetzigen Namen, der allerdings nur noch zum Teil die dort durchgeführten Forschungsrichtungen widerspiegelt. Das Institut teilt heute seine Forschungsarbeit auf die sechs Abteilungen Proteinevolution, Biochemie, Genetik, Evolutionsbiologie, Zellbiologie und Molekularbiologie auf. Die Pflanzenforschung findet ausschließlich in den beiden Abteilungen Zellbiologie und Molekularbiologie statt. In der Molekularbiologie sind gleich mehrere Arbeitsgruppen angesiedelt, die sich den Themen Genetische Variation, Mikro-RNAs, Intelligente Algorithmen für komplexe Daten, Kontrolle der Blütezeit und auch dem Guppy widmen. Die Gruppe Mikro-RNAs unter Leitung von Prof. Dr. Detlef Weigel konnte jüngst eine interessante Neuentdeckung feiern: Die Forscher konnten feststellen, warum manche Pflanzen auch kurzen, dunklen Tagen blühen. Am Versuchsobjekt der Ackerschmalwand erforschten die Wissenschaftler einen besonderen Signalweg, der bei der Pflanze unabhängig von äußeren Umwelteinflüssen die Blüte auslöst. Hier spielen Mikro-RNAs eine entscheidende Rolle. Die kleinen RNA-Schnipsel sind an den Abläufen der Genregulation entscheidend beteiligt. Das aktuelle Beispiel beweist nun, dass die Konzentration der Mikro-RNAs in der Pflanze ohne den Einfluss von außen allmählich absinkt. Mit Sinken der Mikro-RNA wird jedoch automatisch ein Prozess ausgelöst, der die Pflanze zum Blühen bringt. Das komplexe Vorgehen im System der Ackerschmalwand stellt also sicher, dass die für die Reproduktion notwendige Blütezeit auch dann einsetzt, wenn Temperatur oder Lichtverhältnisse nicht vorteilhaft sind. Keine unerhebliche Entdeckung wenn man sich den Klimawandel vor Augen führt. Das Fachmagazin „Laborjournal“ bestätigt die Bedeutung der in der Abteilung Molekularbiologie gemachten Arbeiten kürzlich auch durch eine sehr hohe Platzierung in seinem jüngsten Ranking. Zwischen den Jahren 2003 und 2006 wurde kein anderes Thema in der Fachwelt so häufig aufgegriffen und zitiert wie die Artikel über die Ackerschmalwand-Projekte von Weigels Arbeitsgruppe. 

Wieder zwei starke Abteilungen für die Pflanzenforschung

Neben den Molekularbiologen sind seit Neuestem auch wieder Zellbiologen am MPI EB beschäftigt. Die Abteilung wurde durch die Berufung von Prof. Jürgens seit diesem Jahr erneut besetzt. Momentan gibt es zwei Arbeitsgruppen, eine für Zellteilung und eine für die Embryonalentwicklung der Ackerschmalwand. Diese Themen werden auch von Mitarbeitern des Zentrums für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) der Eberhard Karls Universität Tübingen behandelt, wo Jürgens weiterhin lehrt. Derzeit sind in der jungen Abteilung  16 Mitarbeiter tätig, davon sieben Post-docs und Doktoranden. Dass es nun wieder ein zweites Standbein für die Pflanzenforschung am Institut gibt, passt sehr gut ins Konzept des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie. Denn während in der „Zellbiologie“ die Embryonalentwicklung der Ackerschmalwand untersucht wird, steht in der „Molekularbiologie“ nicht dieses frühe Entwicklungsstadium der Pflanze im Mittelpunkt, sondern die „erwachsene“ Pflanze. Hinzu kommt die thematische Ähnlichkeit zur Abteilung „Genetik“. Zwar ist hier der Zebrafisch im Fokus der Forscher. Die Fragestellungen der beiden Abteilungen sind jedoch ähnlich. Die Abteilung Zellbiologie ist somit quasi das „pflanzliche Pedant zur Abteilung Genetik“, sagt Dr. Susanne Diederich, Leiterin der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit am Institut. 

Wachstum fürs Institut

Das MPI EB ist eins von vier Instituten der Max-Planck-Gesellschaft, das sich mit Pflanzenforschung beschäftigt. Desweiteren sind die Institute für chemische Ökologie in Jena, Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam und Züchtungsforschung in Köln in diesem Gebiet tätig. Die Max-Planck-Gesellschaft hat insgesamt 13 394 Mitarbeiter, mit einem Wissenschaftleranteil von 36, 5%. Am Institut in Tübingen sind derzeit 325 Personen beschäftigt. Ob noch weitere Mitarbeiter hinzukommen ist derzeit unklar, wenn auch nicht unwahrscheinlich „Die Personalplanung lässt sich für das nächste Jahr schwer prognostizieren, da dies immer von den Projekten abhängt, die eingeworben werden“, erklärt Diederich. Sie erwartet jedoch für das nächste Jahr ein leichtes Wachstum. Gefragt sind hierbei Biochemiker, Molekularbiologen, Zellbiologen und auch Bioinformatiker. 

Max-Planck-Campus Tübingen

Am gesamten Max-Planck-Campus Tübingen sind um die 700 Personen beschäftigt. Der Campus schließt neben dem MPI EB auch das Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik und das Friedrich-Miescher-Laboratorium (FML) mit ein. Das Friedrich-Miescher Laboratorium wurde 1969 von der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses gegründet. Herausragende junge Forscher haben hier die Möglichkeit, eigene Forschungsideen zu verwirklichen und eine unabhängige Karriere zu starten. Zur Zeit untersuchen die vier Nachwuchsgruppen, wie die genetische Information der Zelle auf der DNA gespeichert ist und wie sie zuverlässig vererbt wird. 

Internationales Doktorandenprogramm

Zusammen mit dem FML und der Universität Tübingen bietet das Institut für Entwicklungsbiologie auch ein international ausgerichtetes, multidisziplinäres Doktorandenprogramm an. Studienabsolventen können sich dafür zwei Mal im Jahr bewerben. „Aber auch der direkte Einstieg in eine Abteilung ist möglich“, so Diederich. Es ist also nicht zwingend Voraussetzung über das Doktorandenprogramm ans MPI EB zu kommen. Eigeninitiative kann sich durchaus lohnen. Interessierte Pflanzenforscher können sich jederzeit selbst an eine Abteilung wenden. Interesse allein reicht dabei natürlich nicht aus. „Ein guter Studienabschluss ist schon ein Muss“,  fügt Diederich hinzu.