Forschungsschwerpunkte

Das Leitthema des Fachbereichs wird aus folgenden vier unterschiedlichen Perspektiven in den Forschungsschwerpunkten „Evolutionsbiologie“, „Molekular- und Zellbiologie“, „Ökologie und biologische Ressourcen“ sowie „Mikrobiologie und Infektionsbiologie“ bearbeitet:

Evolutionsbiologie

Im Forschungsschwerpunkt Evolutionsbiologie analysiert der Fachbereich Biologie die Ursachen der Entstehung und der Erhaltung der biologischen Diversität: Durch welche genomischen und funktionellen Mechanismen passen sich Individuen und Populationen an ihre Umwelt an? Welche Strategien garantieren ihr Überleben? Welche Verwandtschaftsbeziehungen bestehen zwischen verschiedenen Organismen? Wie entstehen Grenzen zwischen Arten und warum können sie auch wieder überwunden werden? Was sind die Folgen von Hybridisierung?

Um diese Fragen zu beantworten, werden in der Verhaltens- und Humanbiologie Funktionen und Mechanismen individueller Entscheidungsstrategien untersucht, die zur reproduktiven Fitnessmaximierung dienen. In der Evolutionsbiologie, Physiologie und Populationsgenomik werden Anpassungen an Umweltbedingungen und deren genomische Signaturen analysiert. Hier, wie auch in der Biodiversitätsforschung, spielen die Rekonstruktion der Artaufspaltungen und Artabgrenzungen mit molekularen Methoden, aber auch anhand struktureller Merkmale eine entscheidende Rolle. Gründe und Folgen der Verschmelzung evolutionärer Linien durch Hybridisierung werden von verschiedenen Abteilungen gemeinsam analysiert.

Molekular- und Zellbiologie

Im Forschungsschwerpunkt Molekular- und Zellbiologie untersucht der Fachbereich Biologie biochemische Funktionen von Molekülen sowie ihre Rolle bei der Steuerung und dem Aufbau von Zellen, Geweben und Organismen. Um molekulare Übergänge und Grenzen zu verstehen, stellen wir beispielsweise folgende Fragen: Wie wird die Menge eines Proteins in der Zelle reguliert? Wie wird die Vermehrung von Zellen kontrolliert? Wie kommunizieren Zellen miteinander? Welche molekularen und zellulären Prozesse ermöglichen das Überleben eines Organismus bei Stress? Wie wird die genetische Information entwicklungs- und umgebungsabhängig umgesetzt? Wie haben sich die Gene und die Proteine in der Evolution verändert?

In diesem Bereich werden molekulare Prozesse auf der Ebene einzelner Proteine, von Zellen und von komplexen Organen analysiert. Die Forschung zielt auf ein mechanistisches Verständnis der oft hochdynamischen Prozesse ab. Dazu wird ein breites methodisches Spektrum genutzt, das von der Lebendbeobachtung einzelner Moleküle über die biochemische und funktionelle Untersuchung von Molekülkomplexen bis hin zu bioinformatischen Analysen von Genomen und Proteomen reicht.

Ökologie und Biologische Ressourcen

Im Forschungsschwerpunkt Ökologie und Biologische Ressourcen bearbeitet der Fachbereich Biologie aktuelle Grundsatzfragen zur Zukunftsfähigkeit unserer Gesellschaft: Welche Auswirkungen haben Nutzungen durch den Menschen und der Klimawandel auf die Biodiversität? Wie reagieren Organismen auf Umweltveränderungen? Welche Rolle spielen Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen im Klimasystem der Erde? Wie lässt sich der gesellschaftliche Nutzen der biologischen Ressourcen verbessern?

Um diese Fragen zu beantworten, erfassen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Fachbereichs Biologie in der Tier- und Pflanzenökologie weltweit Biodiversitätsmuster und ihre zeitlichen Änderungen: In Wäldern Madagaskars, in Trockengebieten Afrikas, in Küstenökosystemen Mitteleuropas und auch in der Nord- und Ostsee. Mittels ökophysiologischer Methoden werden Reaktionen von Pflanzen und Tieren auf Umweltveränderungen und Stress analysiert und mit hydrobiologischen Analysen die Funktionalität mariner Ökosysteme erforscht.

Parallel werden nachhaltige Nutzungen mariner und terrestrischer biologischer Ressourcen in der Fischereibiologie und Forstwirtschaft entwickelt. Im Institut für Holzwissenschaften stehen der Rohstoff Holz und weitere Lignocellulosen im Mittelpunkt der Forschung: Hier werden die biologische und chemische Struktur sowie die physikalischen Eigenschaften der Holzsubstanz untersucht. Zudem werden Verfahren entwickelt, um nachwachsende Rohstoffe als chemische Grundstoffe sowie in Kompositwerkstoffen nutzbar zu machen.

Mikrobiologie und Infektionsbiologie

Mikroorganismen (Bakterien, Archaeen, Viren und kleine Eukaryoten) sind die am häufigsten vorkommenden Lebensformen auf der Erde. Daher sind sie von entscheidender Bedeutung für alle Ökosysteme und Infektionsprozesse. Sie nehmen Einfluss auf unser Klima als auch auf die globalen Nährstoffkreisläufe. Darüber hinaus haben sie eine hohe Relevanz für die nachhaltige und moderne Biotechnologie. Im Schwerpunkt „Mikrobiologie und Infektion“ verfolgt der Fachbereich Biologie deshalb mehrere Forschungslinien:

Bakterien und Archaeen spielen eine wichtige Rolle in allen globalen Nährstoffkreisläufen. Derzeit sind wir hauptsächlich an der Aufklärung der Funktion von Mikroorganismen im N- und C-Stoffwechsel interessiert. Dabei identifizieren und analysieren wir die mikrobiellen Gemeinschaften und Hauptakteure, die an diesen Nährstoffkreisläufen beteiligt sind. Wir interessieren uns vor allen Dingen für die Physiologie, die phylogenetische Diversität und die Biochemie dieser Organismen und untersuchen ihre Rolle innerhalb der globalen Nährstoffkreisläufe.

Mikroorganismen sind nützliche Werkzeuge für die Biotechnologie: Daher nutzen wir sie für ihre Verwendung in der Biotechnologie und in nachhaltigen Bioindustrien. Wir entwickeln neuartige Biokatalysatoren für die Herstellung von hochwertigen Biomolekülen wie antimikrobiellen Wirkstoffen, interessieren uns für den Abbau von Plastik durch Bakterien und suchen nach Lösungen zur Vermeidung unerwünschter Biofilmbildung. Die Konstruktion von Designerbakterien mit synthetischer Biologie ist ebenfalls Teil unserer Forschung.

Im Bereich der Infektionsforschung suchen wir Antworten auf folgende Fragen: Wie infizieren Mikroorganismen ihre Wirte und was sind die wichtigsten Mechanismen, die bei einer Wirtsinfektion eingesetzt werden? Wie beeinflusst das Mikrobiom die Entwicklung und Anpassung höherer Organismen? Wie kommunizieren Mikroorganismen (pathogen und nicht pathogen) miteinander und mit ihren Wirten?

Für alle diese Forschungsfelder nutzen wir ein breites Spektrum an Methoden und Technologien aus der Molekularbiologie, Biochemie und Strukturbiologie.