Verhaltensforschung an Pflanzen, Insekten und Mikroben

In Jena, der Stadt der Wissenschaft 2008, befindet sich der Campus Beutenberg, ein Zentrum der Wissenschaft mit zehn Forschungsinstituten, rund 50 Start up-Firmen, sowie Forschungs-, Entwicklungs- und Fertigungslaboren der Wacker Biotech GmbH. Wo Lebenswissenschaften auf Physik treffen, ist auch für ein Spezialgebiet der Biologie Platz: die chemische Ökologie. Das Max-Planck-Institut verfolgt einen weltweit einzigartigen Ansatz von chemischen, molekularbiologischen und genetischen Techniken. Und wird so zum Magnet für Nachwuchswissenschaftler aus mehr als 25 Nationen.

Jena/Berlin – Das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie ist eine Besonderheit in der deutschen Wissenschaftslandschaft. Und nicht nur dort, sondern auch weltweit. Die Abkürzung MPICE deutet das an, steht es doch für den englischen Namen des Instituts, Max Planck Institute for Chemical Ecology. Die chemischen Interaktionen, die hier namentlich im Vordergrund bei der Untersuchung von Pflanzen, Insekten und Mikroorganismen stehen, verlangen nach einer Mischung aus unterschiedlichen Spezialisten. So forschen in Jena Wissenschaftler aus den Bereichen Ökologie, Biochemie, Genetik, organische Chemie, Entomologie, Insektenphysiologie und Verhaltenskunde.

Einzigartig und besonders ist die Einrichtung jedoch nicht durch ihren Forschungsfokus allein, sondern durch ihre Graduiertenschule. Die International Max Planck Research School (IMPRS) ist diejenige Graduiertenschule weltweit, die moderne chemische und molekulare Techniken systematisch zum Studium ökologischer Systeme nutzt.

Schwerpunkte in der Forschung bilden die Wechselbeziehungen zwischen Pflanzen und herbivoren Insekten, Pflanzen und Pflanzen, Pflanzen und Mikroorganismen, Insekten und Mikroorganismen, und Mikroorganismen untereinander. Nachwuchswissenschaftler aus vielen europäischen Ländern, sowie insbesondere aus China, Indien, Japan, Süd-Korea und Thailand kommen nach Thüringen zum Forschen.

Derzeit gibt es an der IMPRS, dem Institut und seinen Partnereinrichtungen über 90 Doktoranden. Die fachliche Versorgung für angehende Doktoren ist jedoch nicht das einzige. Darüber hinaus betreut das Institut rund 20 Diplomarbeiten. Schließlich geht es um potentielle Arbeitnehmer von morgen. Und selbst diejenigen, die von einem Arbeitsplatz am MPI-CE noch mehrere Jahre entfernt sind, können für sich selbst entdecken, was chemische Ökologie eigentlich ist: beim Jugendtechniktag, der jedes Jahr stattfindet.
 
Auszeichnung für den Tabak
 
Am Institut selbst arbeiten rund 150 Wissenschaftler (inklusive Doktoranden, Post-docs und Forschungsgruppenleiter) in fünf Abteilungen und drei Forschungsgruppen. Die Fachrichtungen der Abteilungen sind Molekulare Ökologie, Bioorganische Chemie, Biochemie, Evolutionäre Neuroethologie und Entomologie. Die Molekulare Ökologie erforscht anhand der Modellpflanzen Wilder Tabak und Schwarzer Nachtschatten deren Wechselwirkungen mit der belebten und unbelebten Umwelt, sowohl im Labor als auch auf Freilandstationen. In den anderen Abteilungen spielen der Metabolismus sekundärer Pflanzenstoffe, das Verhalten von Insekten, das vornehmlich vom Geruchssinn gesteuert wird, sowie die Prozesse und Mechanismen der Koevolution von Pflanzen und Insekten eine Rolle. Am MPI-CE werden also grob gesagt, die allen Organismen innewohnenden Kommunikationsmerkmale unter die Lupe genommen. Erfolge können die Jenaer mit ihrer spezialisierten Forschungsarbeit immer wieder feiern. Zuletzt wurde ein Doktorand der Abteilung Molekulare Ökologie für seine Dissertation mit der Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft ausgezeichnet. Im Mittelpunkt standen stressbedingte Abwehrmechanismen durch kleine RNAs bei der Tabakpflanze.

Biochemische Kommunikation in der Pflanze
 
Einen weiteren Durchbruch erlangten Forscher aus der Genetik und der Entomologie zum Thema Blattläuse. Sie entdeckten in ihrer Versuchspflanze, der Ackerschmalwand ein neuartiges Gen, das die Pflanze in ihrer Verteidigung gegen Blattläuse stärker macht. Das neu identifizierte Gen CYP81F2 bewirkt die chemische Veränderung natürlich vorkommender Abwehrstoffe. Konkret bedeutet das: der neu entdeckte Erbgutbaustein baut die Abwehrmechanismen gegen die Blattläuse aus indem er gezielt Stoffwechselbausteine verändert, und lässt so den Befall merklich zurückgehen. Wieder ein wichtiger Schritt in Richtung einer biologischen Schädlingsbekämpfung, die sich natürlicher Abwehrkräfte von Pflanzen bedienen kann.
 
Preisgekrönter Campus
 
Als Teil der gemeinnützigen Max-Planck-Gesellschaft ist das Jenaer Institut eine von 79 wissenschaftlichen Einrichtungen, die in den Grundlagen forscht. Außerdem ist es neben den Instituten in Tübingen, Potsdam und Köln die vierte Forschungsstätte der Gesellschaft, die sich der Pflanzenforschung widmet. Prof. Dr. Wilhelm Boland steht dem MPI-CE als geschäftsführender Direktor vor. Gleichzeitig leitet er die Abteilung Bioorganische Chemie. 1996 gegründet hat sich das MPI-CE im thüringischen Jena auf dem Campus Beutenberg angesiedelt. Hier entstand ein wahres Wissenschaftsballungszentrum, das neben der Pflanzenforschung auch die Lebenswissenschaften und die Physik repräsentiert. In bester Gesellschaft liegt das MPI-CE hier in nächster Nähe zu zahlreichen außeruniversitären Einrichtungen wie Fraunhofer- und Leibniz-Instituten sowie Instituten der Friedrich-Schiller-Universität. Die Synergieffekte die hier entstehen, erregten auch die Aufmerksamkeit des Bundespräsidenten Horst Köhler, der den Campus 2006 zu einem ausgewählten Ort innerhalb des Wettbewerbs „Deutschland Land der Ideen“ kürte.