EXC 2051:  Gleichgewicht im Mikroversum

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie ; Biologische Chemie und Lebensmittelchemie ; Grundlagen der Biologie und Medizin ; Medizin ; Molekülchemie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen ; Physikalische Chemie ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Wasserforschung
• Förderung: Förderung seit 2019
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390713860

Die Gesundheit und das Wohlergehen von Menschen, Tieren und Pflanzen sowie ein stabiles Klima sind zentrale globale Anliegen unserer Zeit. Es ist erstaunlich, dass das Funktionieren aller Ökosysteme entscheidend von fein ausbalancierten Interaktionen zwischen Mikroorganismen abhängt, die in miteinander verbundenen Lebensräumen wie Boden, Wasser und dem menschlichen Körper gedeihen. Das Gleichgewicht dieser Mikrobiome ist ständigen Herausforderungen durch umweltbedingte und vom Menschen verursachte Störungen ausgesetzt, die zu Ökosystemverschlechterungen, Ernteverlusten oder Krankheiten führen. Aktuelle Therapien, die nur Symptome mit breit wirkenden Antibiotika adressieren, verschlimmern oft die Situation. Trotz der dringenden gesellschaftlichen Bedeutung gibt es erhebliche Wissenslücken über die molekularen Faktoren, die die Mikrobiomdynamik steuern. In einem multidisziplinären Ansatz erforscht der Microverse-Cluster das komplizierte Netzwerk mikrobieller Interaktionen, die das Leben auf der Erde erhalten, und überträgt ökologische Konzepte auf die Medizin mit dem Ziel gezielter Interventionen. In der ersten Förderperiode haben wir chemische Mediatoren und ihre Veränderungen im Mikrobiom identifiziert. Wir entwickelten Plattformtechnologien wie Mikrofluidik, automatisierte Hochdurchsatz-Robotik und multimodale bildgebende Verfahren, um mikrobielle Interaktionen in Raum und Zeit zu untersuchen. Durch den Vergleich ökologisch und medizinisch relevanter Systeme konnten wir grundlegende Prinzipien identifizieren, die das mikrobielle Gleichgewicht bestimmen. Unsere Erkenntnisse, dass chemische Mediatoren (Signale) die Struktur des Mikrobioms und die Übergänge zwischen Zuständen steuern, prägen die Forschungsstrategie für die zweite Förderperiode. Darauf aufbauend werden wir ausgewählte Modellsysteme auf verschiedenen Komplexitätsebenen und Zeitskalen erforschen, von der molekularen Ebene bis zum globalen Mikroversum. Wir planen, die Vorhersagekraft von Data Mining und hochentwickelten Bildgebungsverfahren zu nutzen, um Schlüsselparameter des Mikrobioms zu identifizieren, die seine Resilienz und Kipppunkte beeinflussen. Durch die Unterstützung der Universität und der acht beteiligten Institutionen hat sich der Microverse-Cluster erheblich erweitert und umfasst nun 70 Senior- und Junior-Forschungsgruppen, einschließlich unserer vier neuen Microverse-Professuren. Er hat sich zu einem Zentrum für mikrobiologische Forschung in Deutschland und überregional entwickelt. Ab 2025 wird das zentral gelegene Microverse-Gebäude 10 Forschungsgruppen und das Imaging Center beherbergen, was die Interaktion und nutzerzentrierte Technologieentwicklung weiter fördern wird. Unser Programm hat ein hohes Anwendungspotenzial und inspiriert die Entwicklung dringend benötigter, Mikrobiom-basierter Interventionen. Gemeinsam werden wir globale Herausforderungen angehen und der nächsten Generation von Forschenden herausragende Möglichkeiten bieten.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Beteiligte Institution: Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI); Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie e.V.; Hans-Knöll-Institut (HKI); Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (IPHT); Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC); Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie; Beutenberg Campus; Max-Planck-Institut für Geoanthropologie; Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI EVA)
• Sprecherin: Professorin Dr. Kirsten Küsel
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Miriam Agler-Rosenbaum; Professorin Dr. Rosalind Allen; Professor Dr. Michael Bauer; Professor Dr. Axel Brakhage; Professorin Sarah Ellen O' Connor, Ph.D.; Professorin Dr. Diana Dudziak; Professor Dr. Bas E. Dutilh; Professor Dr. Christian Eggeling; Professor Dr. Marc Thilo Figge; Professorin Dr. Ute Hellmich; Professor Dr. Christian Hertweck; Professor Dr. Bernhard Hube; Professorin Dr. Manja Marz; Professorin Dr. Maria Mittag; Professor Dr. Alexander Mosig, Ph.D.; Professor Gianni Panagiotou, Ph.D.; Professor Dr. Kai Papenfort; Professor Dr. Georg Pohnert; Professor Dr. Jürgen Popp; Professor Dr. Pierre Stallforth; Professor Dr. Christoph Steinbeck; Professor Dario Riccardo Valenzano, Ph.D.; Professorin Dr. Christina Warinner; Professorin Dr. Ricarda Winkelmann