Molekulare und Experimentelle Evolutionsbiologie

In natürlichen Ökosystemen bilden fast alle Landpflanzen Symbiosen mit anderen Organismen. Die Symbiosepartner können sich gegenseitig in ihrer Entwicklung, Gesundheit und Verbreitung beeinflussen. Manche Pilze zum Beispiel versorgen Pflanzen mit Wasser und Nährstoffen und erhalten im Gegenzug Kohlenhydrate für ihr eigenes Wachstum. Sogar in gesunden Pflanzen können in einem einzigen Blatt oder an einer Wurzelspitze über einhundert verschiedene Pilzarten existieren.

Professor Imke Schmitt erforscht die Evolution dieser symbiotischen Pilze. Eines ihrer Ziele ist es dabei, die Auswirkungen des Klimawandels auf Lebensgemeinschaften zu analysieren. Sie geht der Frage nach, ob symbiotische Mikroorganismen Pflanzen einen Standortvorteil in bestimmten Mikroklimaten verschaffen können. Obwohl bekannt ist, dass Pilze die Physiologie der Pflanze beeinflussen, sind die genaue Artenzusammensetzung der Pilzgemeinschaften, die Prozesse der Interaktion und die ökologische Funktion der Mikrobionten bisher wenig erforscht – denn die meisten Pilze sind nicht im Labor kultivierbar. Schmitt und ihr Team nutzen daher kultivierungsunabhängige Techniken zur Analyse der Desoxyribonukleinsäure (DNA), um den molekularen Fingerabdruck aller in einem Habitat vorkommenden Pilze zu erhalten. „Ein Modell bilden dabei vor allem Pilzgesellschaften auf Waldbäumen, die wir in Südhessen und in Nordamerika untersuchen. Sie ermöglichen es uns, Zusammenhänge zwischen der Artenkomposition der Pilzpartner und dem Genotyp der Wirtspflanze sowie den klimatischen Bedingungen des Standortes aufzudecken“, berichtet Schmitt.

Ein weiteres Forschungsgebiet in Schmitts Arbeitsgruppe ist die Analyse der zahlreichen Naturstoffe, die Pilze produzieren. Sie dienen zum Beispiel der Kommunikation oder dem Schutz vor Fraßfeinden und ultravioletter Strahlung. Viele dieser Naturstoffe sind außerdem von pharmazeutischer Bedeutung. Schmitt untersucht die Evolution von Genfamilien, die an der Biosynthese von pilzlichen Naturstoffen beteiligt sind, um Einblick in die evolutionären Mechanismen zu erhalten, die ihre Vielfalt hervorgebracht haben.

Im Masterstudiengang „Ökologie und Evolution“ will Schmitt Studierenden die Zusammenhänge zwischen Klima und der Diversität der Organismen vermitteln – und ihnen dabei viele Freiräume lassen, eigene Forschungsideen einzubringen.