Anpassung an den Wandel: Wissenschaftler untersuchen schnelle Evolutionsprozesse

Klimawandel und andere globale Veränderungen: Wenn sich Lebensräume verändern, müssen sich Menschen, Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen daran anpassen. Wie schnell solche Anpassungen stattfinden und welche evolutionären Prozesse dabei besonders wichtig sind, ist bisher wenig bekannt.

Genau damit befasst sich das DFG-Schwerpunktprogramm „Rapid Evolutionary Adaption: Potential and Constraints“ unter der Koordination von Prof. Dr. Karl Schmid von der Universität Hohenheim. Ziel des 2015 startenden Schwerpunkts ist es, mit neuen wissenschaftlichen Methoden evolutionäre Anpassungsstrategien bei schnellen Umweltveränderungen zu erfassen.

„Ein DFG-Schwerpunktprogramm ist eine besondere Auszeichnung für die Universität Hohenheim und Prof. Dr. Karl Schmid“, erklärt der Universitätsrektor Prof. Dr. Stephan Dabbert. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Schwerpunktprogramm über sechs Jahre mit insgesamt 10 Millionen Euro.

In dem neuen Schwerpunktprogramm wollen die Wissenschaftler untersuchen, welche Strategien Arten besitzen, um sich an große Umweltveränderungen anzupassen. Dazu zählen natürliche Ereignisse wie Vulkanausbrüche aber auch menschengemachte Einflüsse wie der Klimawandel und Änderung der Landnutzung durch die moderne Landwirtschaft.

„Wir wollen untersuchen, welchen Einfluss die genetische Vielfalt darauf hat, dass sich eine Art an neue Lebensbedingungen anpassen kann“, erläutert Prof. Dr. Karl Schmid. „Dazu zählt beispielsweise die Frage warum dabei manche Arten aussterben und andere Arten von den neuen Umständen profitieren.“

In dem interdisziplinär angelegten DFG-Schwerpunktprogramm arbeiten theoretische Populationsgenetiker mit Bioinformatikern und Biologen in etwa 20 Einzelprojekten zusammen. Mit neuesten mathematischen und statistischen Verfahren entwickeln sie Evolutionsmodelle, die sie mit umfangreichen Datenmengen aus Genomanalysen, Feldstudien und Laborexperimenten verschiedenster Arten vergleichen. Prof. Dr. Schmid und seine Kooperationspartner wollen verstehen, welche Bedeutung Merkmale wie die Populationsgröße, die bereits vorhandene genetische Variation und die Mutationsrate neuer genetischer Variation für die schnelle evolutionäre Anpassung von Lebewesen haben.

Beispiel: das Indische Springkraut

Ein Beispiel für eine Art, die sich erfolgreich an neue Lebensbedingungen anpasst, ist das Indische Springkraut. Die rosafarben blühende Pflanze stammt ursprünglich aus dem westlichen Himalaja. Inzwischen ist sie auch in Deutschland heimisch geworden und hat die hiesigen Bedingungen zu ihrem Vorteil genutzt: An vielen Standorten ist das Indische Springkraut unserer heimischen Flora überlegen und dabei, diese zu verdrängen. Diese hat es bisher nicht geschafft, sich an den Neuankömmling anzupassen und mit ihm erfolgreich zu konkurrieren.

Invasive Pflanzen- und Tierarten und die Frage, wie sie sich an ihre Umwelt anpassen, sind nur eines von vielen Beispielen, mit denen sich das auf sechs Jahre angelegte DFG-Schwerpunktprogramm „Rapid Evolutionary Adaption: Potential and Constraints“ befasst.

„Konkret geht es dabei um die Frage, welche Faktoren es einem Organismus ermöglichen, sich seiner Umwelt schnell anzupassen, aber auch, welche Bedingungen dafür sorgen, dass eine Anpassung nicht möglich ist“, erläutert der verantwortliche Koordinator Prof. Dr. Schmid das Ziel des Projektes.

Solche Fragen sind auch für die Medizin oder Landwirtschaft von Bedeutung. Konkrete Fragestellungen könnten beispielsweise sein, wie Mikroorganismen als Antwort auf erhöhten Antibiotika-Einsatz eine Resistenz entwickeln oder die moderne Landwirtschaft mit ihren großen Anbauflächen und geringen Vielfalt die Anpassung von Schädlingen an Spritzmittel oder resistente Pflanzensorten beeinflusst.

Bundesweiter Forschungsverbund

Neben dem Hohenheimer Wissenschaftler Prof. Dr. Karl Schmid sind auch Prof. Dr. Klaus Fischer von der Universität Greifswald, Prof. Dr. Wolfgang Stephan von der Universität München, Dr. Eva Stukenbrock vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie und Prof. Dr. Ralph Tiedemann von der Universität Potsdam im Lenkungsgremium des Schwerpunktprogramms vertreten.

Die endgültige Auswahl der Projekte des DFG-Schwerpunktprogramms „Rapid Evolutionary Adaption: Potential and Constraints“ erfolgt in einem weiteren Verfahren, an dem sich Wissenschaftler aus der Bundesrepublik mit einem passenden Projektantrag bei der DFG bewerben.

Hintergrund: DFG-Schwerpunktprogramm

In diesem Jahr hat der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) 16 neue Schwerpunktprogramme bewilligt. Dies sind hochkarätige, sehr große, bundesweite Programme, an denen ein Verbund an Wissenschaftlern vieler Universitäten beteiligt ist. Ihr Ziel ist es grundlegende wissenschaftliche Fragestellungen in besonders aktuellen oder sich gerade bildenden Forschungsgebieten zu untersuchen.

Die genehmigten Schwerpunktprogramme wurden aus insgesamt 72 Konzepten ausgewählt. Sie stammen aus den Gebieten der Geistes- und Sozialwissenschaften, der Lebens- und Naturwissenschaften ebenso wie aus den Ingenieurwissenschaften.

Alle Programme sind interdisziplinär ausgerichtet und zeichnen sich durch den Einsatz innovativer Methoden aus. Für die 16 neuen Schwerpunktprogramme stehen in einer ersten Förderperiode ab 2015 in den kommenden drei Jahren insgesamt 89 Millionen Euro zur Verfügung. In der Regel arbeiten die Schwerpunktprogramme sechs Jahre. Momentan fördert die DFG insgesamt 95 Programme.

Kontakt für Medien:
Prof. Dr. Karl Schmid, Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenzüchtung, Saatgutforschung und Populationsgenetik
Tel.: 0711/459-23487, E-Mail: karl.schmid@uni-hohenheim.de

Text: A. Schmid / Klebs

http://www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2014/pressemitteilung_nr_10/…
http://“Pressemitteilung der Deutschen Forschungsgemeinschaft zu den 16 neuen Schwerpunktprogrammen“