{"id":76991,"date":"2023-11-09T09:18:27","date_gmt":"2023-11-09T08:18:27","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=76991"},"modified":"2023-11-09T09:18:28","modified_gmt":"2023-11-09T08:18:28","slug":"interdisziplinare-erforschung-der-dormanz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/unireport\/interdisziplinare-erforschung-der-dormanz\/","title":{"rendered":"Interdisziplin\u00e4re Erforschung der \u201eDormanz\u201c"},"content":{"rendered":"<p><strong>Der US-amerikanische Biologe Jay T. Lennon ergr\u00fcndet gemeinsam mit dem Mathematiker Jochen Blath die sog. Keimruhe von Lebewesen. Ein Humboldt-Forschungspreis erm\u00f6glicht Lennon den sechsmonatigen Aufenthalt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-full is-resized\"><a href=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2023\/10\/09_Dormanz_S09_650x450px-jpg.webp\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"650\" height=\"450\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2023\/10\/09_Dormanz_S09_650x450px-jpg.webp\" alt=\"\" class=\"wp-image-76992\" style=\"aspect-ratio:1.4444444444444444;width:570px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2023\/10\/09_Dormanz_S09_650x450px-jpg.webp 650w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2023\/10\/09_Dormanz_S09_650x450px-300x208.webp 300w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2023\/10\/09_Dormanz_S09_650x450px-18x12.webp 18w\" sizes=\"(max-width: 650px) 100vw, 650px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">Jochen Blath (links) und Jay T. Lennon (rechts).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Im Grunde genommen ist es immer das Gleiche: Wenn der Milzbrand-Erreger<em> Bacillus anthracis<\/em> in seinem Inneren \u00e4u\u00dferst wider\u00adstandsf\u00e4hige und langlebige Sporen bildet, die in ihrem Ruhezustand Zehntausende von Jahren Bedingungen aushalten k\u00f6nnen, mit denen <em>Bacillus anthracis<\/em> nicht fertig w\u00fcrde. Wenn die einj\u00e4hrige Pflanze \u201eSilberblatt\u201c (Gattung: Lunaria) Samen produziert, von denen ein gewisser Anteil verz\u00f6gert auskeimt: nicht schon im darauffolgenden, sondern fr\u00fchestens im zweiten Jahr. Wenn weibliche Krebstiere der Gattung Daphnia, die sich normalerweise eingeschlechtlich fortpflanzen, unter Stress erst M\u00e4nnchen und anschlie\u00dfend Dauereier produzieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Wenn Darmbakterien der Gattung Bacteroides zwischen Aktivit\u00e4t und ihrem Ruhezustand wechseln k\u00f6nnen, ohne dass sie zus\u00e4tzliche physische Strukturen ausbilden. Wenn Igel und Murmeltiere Winterschlaf halten. Ebenso, wenn winzige B\u00e4rtierchen (Tardigrada) in den Ruhezustand umschalten, sodass sie sogar im lebensfeindlichen Weltall, auf der Au\u00dfenseite der internationalen Raumstation ISS \u00fcberdauern k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n<p>So unterschiedlich die Strategien vieler Lebewesen im Einzelnen aussehen, eines haben sie gemeinsam: Zeitweise ist der Stoffwechsel der Lebewesen quasi auf Null heruntergefahren, zwischen dem Organismus und seiner Um\u00adgebung gibt es keine Wechselwirkung&nbsp; \u2013 in einem Wort: \u201eDas sind Dormanz-Strategien\u201c, sagt der US-amerikanische Biologe Jay T. Lennon von der University of Indiana in Bloomington.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201eIm \u201atree of life<em>\u2018<\/em>, der die stammesgeschichtlichen Beziehungen aller Lebewesen abbildet \u2013 seien es Tiere, Pflanzen, Mikroben oder andere \u2013 finden wir hier ein wichtiges Beispiel f\u00fcr \u201akonvergente Evolution<em>\u2018<\/em>\u201c, erl\u00e4utert Lennon, \u201ezahlreiche Spezies haben also unabh\u00e4ngig voneinander Dormanz-Strategien entwickelt.\u201c Er besch\u00e4ftigt sich seit fast 15 Jahren mit Dormanz-Ph\u00e4nomenen, arbeitet dabei insbesondere seit 2019 mit dem Mathematiker Jochen Blath zusammen, der seit 2022 eine Professur an der Goethe-Universit\u00e4t innehat. Und nachdem die Alexander von Humboldt-Stiftung ihn mit einem Humboldt-Forschungspreis ausgezeichnet hat, verbringt Lennon derzeit einen sechsmonatigen Forschungsaufenthalt in Blaths \u00adArbeitsgruppe.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>\u00dcberlebensstrategie<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>\u201eEine Dormanz-Strategie zu entwickeln, bedeutet f\u00fcr einen Organismus zun\u00e4chst einen gro\u00dfen Aufwand. Es ist gewisserma\u00dfen mit hohen \u201aKosten<em>\u2018<\/em> verbunden, weil er immer die F\u00e4higkeit zu den erforderlichen \u201aUmbauma\u00dfnahmen<em>\u2018<\/em> bereitstellen muss. Aber das zahlt sich letztlich f\u00fcr ihn aus, weil es langfristig dazu beitr\u00e4gt, das \u00dcberleben der Art sicherzustellen\u201c, stellt Blath klar und f\u00fchrt als Beispiel daf\u00fcr an, dass manche Pflanzen trotz optimaler \u00e4u\u00dferer Bedingungen das Auskeimen ihrer Samen um ein oder mehrere Jahre verz\u00f6gern: Wenn anschlie\u00dfend n\u00e4mlich widrige Umst\u00e4nde wie zum Beispiel Feuer oder D\u00fcrre die Pflanzenpopulation vernichteten, k\u00f6nnten in sp\u00e4teren Jahren aus den noch vorhandenen Samen neue Pflanzen heranwachsen. \u201eDie Samen, deren Keimung verz\u00f6gert wurde, oder allgemein: Der ruhende (= dormante) Anteil einer Population bildet also eine Art \u201aErbgut-Reservoir<em>\u2018<\/em>\u201c, f\u00fcgt Lennon hinzu.<\/p>\n\n\n\n<p>Sei es, dass der Biologe Lennon untersuchte, wie viele unterschiedliche Arten von Lebewesen jeweils Teil des \u201eErbgut-Reservoirs\u201c eines Systems von Organismen sind und wie h\u00e4ufig die Arten jeweils vorkommen, sei es, dass der Mathematiker Blath modellierte, wie der Mechanismus des Wechsels (zum Beispiel \u201espontan oder durch bestimmte Reize induziert?\u201c und \u201ekoordiniert oder jeder Organismus unabh\u00e4ngig?\u201c) sich langfristig auf ein Dormanz-System auswirkt: Beide haben sich intensiv mit der Struktur solcher \u201eErbgut-Reservoirs\u201c besch\u00e4ftigt, seit ihre Zusammenarbeit 2019 damit begonnen hat, dass Blath zusammen mit anderen Mathematikerinnen und Mathematikern einen Workshop \u00fcber das (f\u00fcr ihn damals: neue) Thema \u201eDormanz\u201c veranstaltete, zu dem er Lennon als Experten f\u00fcr die biologischen Grundlagen eingeladen hatte.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:40px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Zusammenspiel unterschiedlicher Fachkulturen<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>\u201eSchon damals fand ich die Souver\u00e4nit\u00e4t bewundernswert, mit der sich Jay als Biologe vor einen Saal voller Mathematiker stellte und geduldig all unsere laienhaften Biologie-Fragen beantwortete\u201c, erinnert sich Blath; gleichzeitig scheue Lennon nicht davor zur\u00fcck, sich eingehend nach mathematischen Zusammenh\u00e4ngen zu erkundigen. Auch der Biologe ist von der gemeinsamen Arbeit begeistert und hebt hervor, dass der andere fachliche Hintergrund, die dementsprechend eigene Herangehensweise, die unterschiedlichen Fachkulturen im wissenschaftlichen Alltag durch das gemeinsame Interesse \u201eDormanz\u201c mehr als aufgewogen w\u00fcrden: \u201eDiese Synergieeffekte sind faszinierend\u201c, kommentiert Lennon.<\/p>\n\n\n\n<p>In einer niederl\u00e4ndisch-US-amerikanisch deutschen Kooperation haben Lennon und Blath zun\u00e4chst herausgearbeitet, wie in einem System von Individuen, die auf einfache Weise miteinander wechselwirken, aus den simplen Vorgaben f\u00fcr diese Wechselwirkung (A frisst B, C und D haben die Nachkommen E und F, &#8230;) sowie f\u00fcr das Umschalten zwischen aktivem und dormantem Zustand ein \u00e4u\u00dferst komplexes Verhalten des gesamten Systems erwachsen kann: \u201eAus einfachen Regeln auf der Mikroebene entstehen auf der Ebene ganzer Populationen und gro\u00dfer Zeitr\u00e4ume viele Ph\u00e4nomene, die f\u00fcr uns Stochastiker hochspannend sind\u201c, erl\u00e4utert Blath, \u201edas bedeutet, kleine Unterschiede im Fortpflanzungsverhalten f\u00fchren m\u00f6glicherweise dazu, dass in einer gro\u00dfen Population andere Merkmale ausgebildet werden oder dass diese Population fr\u00fcher oder sp\u00e4ter oder gar nicht ausstirbt.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>F\u00fcr Dezember 2023 haben Lennon und Blath geplant, in einem zweiten Workshop \u2013 dieses Mal an der Goethe-Universit\u00e4t \u2013 wiederum Dormanz-Forschende zusammenzubringen. Allerdings solle dann nicht ein einzelner Biologe auf eine ganze Gruppe von Mathematikern treffen, hebt Blath hervor, sondern \u201eMathematikerinnen und Mathematiker werden sich mit ungef\u00e4hr gleich vielen Forschenden aus anderen Wissenschaftsdisziplinen zusammensetzen, um konkrete Bereiche zu identifizieren, in denen Dormanz-Ph\u00e4nomene auftreten.\u201c Und Lennon betont: \u201eF\u00fcr unsere Forschung zeichnet sich schon jetzt eine Agenda ab, die zumindest in den n\u00e4chsten zehn Jahren randvoll ist.\u201c<\/p>\n\n\n\n<p>So beabsichtigen Blath und Lennon f\u00fcr den Frankfurter Workshop, Dormanz-Ph\u00e4nomene in vier Sektionen zu er\u00f6rtern: \u201eStatistische Physik\u201c, \u201ePopulationsgenetik und Evolution\u201c, \u201e\u00d6kologie und Biodiversit\u00e4t\u201c sowie \u201eMedizin\u201c. Insbesondere in der Infektiologie und in der Onkologie (Krebsforschung) sieht Blath dabei ein m\u00f6gliches, attraktives Anwendungsfeld f\u00fcr die mathematische Beschreibung von Dormanz-Ph\u00e4nomenen: So wechseln die Erreger einer chronischen Infektion vermutlich zeitweise in den dormanten (=\u2005inaktiven) Zustand; zwischen dem Krankheitskeim und seiner Umgebung besteht dann keine Wechselwirkung mehr, selbst ein Antibiotikum kann nicht mehr auf ihn einwirken. \u00c4hnliches passiert, wenn Krebszellen in den dormanten Zustand \u00fcbergehen und folglich ein Chemotherapeutikum wirkungslos wird. \u201eWir wollen also mathematische Modelle von Zell-Populationen erstellen, die sowohl aktive als auch dormante Krebszellen enthalten,\u201c sagt Blath; das k\u00f6nne vielleicht dazu beitragen, Therapiepl\u00e4ne effektiver zu gestalten.<\/p>\n\n\n\n<p>Insofern wird vor allem die Dormanz-\u00adForschung vom Humboldt-Preis f\u00fcr Jay T. Lennon profitieren, erm\u00f6glicht dieser es doch, dass Blath und Lennon viel intensiver zusammenarbeiten, weil Videokonferenzen anstelle von pers\u00f6nlichen Begegnungen nicht n\u00f6tig sind \u2013 ihre B\u00fcros sind derzeit schlie\u00dflich nicht 8500 km, sondern gerade einmal sechs Stockwerke voneinander entfernt.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-right\"><em>Stefanie Hense<\/em><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Der US-amerikanische Biologe Jay T. Lennon ergr\u00fcndet gemeinsam mit dem Mathematiker Jochen Blath die sog. Keimruhe von Lebewesen. Ein Humboldt-Forschungspreis erm\u00f6glicht Lennon den sechsmonatigen Aufenthalt. 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