16.01.2018 – Forschung

Wie Organismen Sinnesreize verarbeiten

Die Doktorandinnen Lena Dübbel (li) und Dana Elbers bei der Arbeit im Labor. Foto: Daniel Schmidt

Was passiert beim Riechen, Sehen und Hören auf molekularer Ebene? Dieser Frage widmet sich seit 2013 das Graduiertenkolleg „Molecular basis of sensory biology“ der Universität Oldenburg. Jetzt hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Fortführung für weitere viereinhalb Jahre bewilligt.

Im Graduiertenkolleg forschen derzeit dreizehn Promovierende verschiedener Disziplinen gemeinsam mit Oldenburger Wissenschaftlern aus den Fächern Biologie, Chemie und Physik. Im Kern geht es um die Frage, ob sich aus sensorischen Prozessen wie dem Sehen, Riechen, Hören, dem Wahrnehmen des Erdmagnetfelds bei Vögeln oder dem Erfassen von chemischen Substanzen bei Bakterien gemeinsame molekulare Prinzipien ableiten lassen. Diese könnten neue technische Systeme inspirieren, etwa in der Biomedizin.

 „Mit ihrer Entscheidung würdigt die DFG erneut die Forschungsleistungen in der molekularen Sinnesphysiologie und die Qualität der Doktorandenausbildung an unserer Universität“, sagt Universitätspräsident Prof. Dr. Dr. Hans Michael Piper. Das Graduiertenkolleg zeichne sich besonders durch seine intensiv gelebte Interdisziplinarität aus. „Die Zusammenarbeit von Chemikern, Physikern und Biologen hat die Forschung auf diesem Feld bereits sichtbar vorangebracht. Nun wird es darum gehen, an diese Erfolge anzuknüpfen.“

Besseres Verständnis der sensorischen Systeme

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Graduiertenkollegs forschen an ganz verschiedenen Projekten – doch alle haben ein gemeinsames Ziel: Ein besseres Verständnis für die zellulären und molekularen Vorgänge in sensorischen Systemen zu entwickeln  – also den Teilen des Organismus, die für die Aufnahme und Verarbeitung von Sinneswahrnehmungen zuständig sind. Bekannt ist, dass Organismen Signale aus ihrer Umwelt – beispielsweise physikalische oder chemische Reize – mit hoher Präzision und Empfindlichkeit wahrnehmen. Dabei spielen besondere Proteine, sogenannte Rezeptormoleküle, eine wichtige Rolle: Sie wandeln das extern wahrgenommene Signal um und machen es so für die Zelle „lesbar“. Spezielle Signalwege geben die Information dann innerhalb der Zelle weiter, so dass gegebenenfalls eine Reaktion eingeleitet werden kann – beispielsweise könnte der Stoffwechsel angekurbelt werden, um das Überleben trotz veränderter Umweltbedingungen zu sichern. Damit diese komplexen Verarbeitungswege präzise funktionieren, muss alles gut zusammenarbeiten. Dafür sorgen molekulare Schaltermechanismen.

„Wenn wir die Zusammenhänge auf molekularer Ebene noch besser verstehen wollen, brauchen wir auch weiterhin interdisziplinäre Forschungsansätze“, betont Prof. Dr. Karl-Wilhelm Koch, Leiter der Arbeitsgruppe Biochemie und Sprecher des Graduiertenkollegs. „Wir haben in der ersten Förderperiode in nahezu allen Promotionsprojekten zellbiologische und molekularbiologische Methoden genutzt – häufig in Kombination mit biophysikalischen Techniken“, so Koch. Hinzu kämen weitere interdisziplinäre Ansätze, die in der zweiten Förderperiode weiter verfolgt werden sollen.

Genetisch bedingte Fehlfunktionen erforschen

Darüber hinaus werden die Forscher ihr Augenmerk auf genetisch bedingte Fehlfunktionen des visuellen und auditorischen Systems legen. Die Nachwuchswissenschaftler können auf diese Weise Hintergrundwissen und praktische Erfahrungen mit unterschiedlichen wissenschaftlichen Theorien und Technologien erwerben, so Koch. „Wir erwarten, dass physikalische Modellsysteme dazu beitragen werden, die sensorischen Phänomene in Organismen besser zu verstehen.“ Zudem könnten biologische Konzepte die Entwicklung neuer technischer Systeme – etwa in der Biomedizin – inspirieren.

Graduiertenkollegs der DFG sind Einrichtungen an Hochschulen, die den wissenschaftlichen Nachwuchs fördern. Ziel der DFG ist es, Promovierende zu qualifizieren, ihre wissenschaftliche Selbstständigkeit zu unterstützen sowie auf den komplexen Arbeitsmarkt „Wissenschaft“ vorzubereiten. „Molecular basis of sensory biology“ ist eins von sechs, das die DFG derzeit an der Universität Oldenburg fördert.