AG Botanik - Fachbereich 5 Biologie - Universität Osnabrück

Impressum 

Herausgeber: Universität Osnabrück 

Fachbereich Biologie / Chemie 

Barbarastraße 11 

49076 Osnabrück 

Redaktion: apl. Prof. Dr. S. Engelbrecht-Vandré 

Titelbild: Isolierte Protoplasten aus Blättern 

von Arabidopsis thaliana 

(R. Scheibe, Pflanzenphysiologie 

Universität Osnabrück) 

Gestaltung: Rothe Grafik 

Stand: Dezember 2011 

Fotos: S. 11, 19, 35, 41, 47 – Michael Münch/ 

Pressestelle Universität Osnabrück

Kontakte Biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

Entwicklung und Profil der Biologie . . . . . . . . . . . . . 6 

Biologie 

Biochemie 

Prof. Dr. Christian Ungermann . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 

apl. Prof. Dr. Siegfried Engelbrecht-Vandré . . . . . . . 10 

Biologiedidaktik 

Jun.-Prof. Dr. Susanne Menzel . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 

Biophysik 

Prof. Dr. Jacob Piehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 

Botanik/Entwicklungsbiologie 

Prof. Dr. Sabine Zachgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 

apl. Prof. Dr. K. Mummenhoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 

Genetik 

Prof. Dr. Jürgen Heinisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 

Mikrobiologie 

Prof. Dr. Michael Hensel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 

Mitochondriale Dynamik 

Jun.-Prof. Dr. Karin Busch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 

Molekulare Mikrobiologie 

Jun.-Prof. Dr. Sabine Hunke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 

Neurobiologie 

Prof. Dr. Roland Brandt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 

Ökologie 

Prof. Dr. Anselm Kratochwil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 

Inhaltsverzeichnis 

Pflanzenphysiologie 

Prof. Dr. Renate Scheibe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 

Tierphysiologie 

Prof. Dr. Helmut Wieczorek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 

apl. Prof. Dr. Hans Merzendorfer . . . . . . . . . . . . . . . . 36 

Verhaltensbiologie 

Prof. Dr. Judith Korb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 

Zoologie/Entwicklungsbiologie 

Prof. Dr. Achim Paululat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 

apl. Prof. Dr. Günter Purschke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 

Der Botanische Garten 

Prof. Dr. Sabine Zachgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 

Sonderforschungsbereich 944 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 

Promovieren in Biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 

Kooperation Schule – Universität . . . . . . . . . . . . . . 50 

Zur deutschen Ausgabe des »Campbell« . . . . . . . . . 52

Kontakte 

Dekanat Biologie 

Dekan: 

Prof. Dr. Jacob Piehler 

Raum 35/E18A 

Tel.: +49 (0)541 969-2834 

dekan@biologie.uni-osnabrueck.de 

Studiendekanin: 

Prof. Dr. Judith Korb 

Raum 35/147 

Tel.: +49 (0)541 969-3496 

studiendekan@biologie.uni-osnabrueck.de 

Prodekan: 

Prof. Dr. Helmut Wieczorek 

Tel.: +49 (0)541 969-3501 

helmut.wieczorek@biologie.uni-osnabrueck.de 

Prädekan: 

Prof. Dr. Michael Hensel 

Tel.: +49 (0)541 969-3940 

michael.hensel@biologie.uni-osnabrueck.de 

Dekanatsverwaltung: 

Dekanat Biologie 

Barbarastraße 11, 49076 Osnabrück 

Marianne Marx (Leitung) 

Raum 35/E18B 

Tel.: +49 (0)541 969-2833, Fax -2433 

marianne.marx@biologie.uni-osnabrueck.de 

Yvonne Kirchhoff 

Raum 35/E18C 

Tel.: +49 (0)541 969-2821, Fax -2433 

yvonne.kirchhoff@biologie.uni-osnabrueck.de 

Birte Pahlmann 

Raum 35/E19 

Tel.: +49 (0)541 969-2548, Fax -2433 

birte.pahlmann-dekanat@biologie.uni-osnabrueck.de 

Marion Scott 

Raum 35/E19 

Tel.: +49 (0)541 969-2832, Fax -2433 

marion.scott-dekanat@biologie.uni-osnabrueck.de 

Kontakte 

Prüfungsamt Biologie 

Vorsitzender: 

apl. Prof. Dr. Klaus Mummenhoff 

Raum 35/E46 

Tel.: +49 (0)541 969-2856 

klaus.mummenhoff@biologie.uni-osnabrueck.de 

Verwaltung: 

Jutta Holle 

Raum 35/E45 

Tel.: +49 (0)541 969-2831, Fax - 2433 

pruefungsamt@biologie.uni-osnabrueck.de 

Dörthe van Eyck 

Raum 35/E45 

Tel.: +49 (0)541 969-2831, Fax - 2433 

pruefungsamt@biologie.uni-osnabrueck.de 

Sprechzeiten: Mo, Do 10.00-12.00 Uhr, Di 13.00-15.00 Uhr 

Studienberatung Biologie 

Bachelor (Ein-Fach & Zwei-Fächer), Master: 

PD Dr. Thomas Krüppel 

Raum 36/235 

Tel.: +49-(0)541 969-2881 

thomas.krueppel@biologie.uni-osnabrueck.de 

Sprechzeiten: Mi 13.00-14.00 Uhr und nach Vereinbarung 

Lehramtsstudiengänge (außer Zwei-Fächer-Bachelor): 

Dr. Dominique Remy 

Raum 67/117 

Tel.: +49-(0)541 969-2829 

dominique.remy@biologie.uni-osnabrueck.de 

Sprechzeiten: nach Vereinbarung 

Fachschaft Biologie/Chemie: 

Barbarastraße 11, 49076 Osnabrück 

Tel.: +49-(0)541 969-2252 

fachschaft@cip.biologie.uni-osnabrueck.de

Entwicklung und Profil 

der Biologie 

Die Universität Osnabrück entstand Anfang der siebziger Jahre 

aus einer Abteilung der Pädagogischen Hochschule Niedersachsen. 

Das Fach Biologie existierte daher zunächst nur als »Didaktik 

der Biologie« zusammen mit Angewandter Mathematik, 

Theoretischer Physik und Chemie als Teil eines Fachbereichs 

»Naturwissenschaften/Mathematik/Dynamische Systeme«. Im 

Jahr 1976 beschloss dieser Fachbereich die Einrichtung eines 

eigenständigen Studienganges Biologie einschließlich des Lehramtes 

Sekundarstufe II und eines Diplomstudienganges. 

Mit dem zügigen personellen Ausbau der Universität in den 

folgenden Jahren wurden die Zuständigkeiten für weitere Studiengänge 

neu zugeordnet und auf einzelne Fachbereiche übertragen, 

darunter der neue »Fachbereich Biologie/Chemie«. Dem 

Beschluss der Landesregierung, den Ausbau der Universität 

Osnabrück auf Naturwissenschaften, Wirtschafts- und Rechtswissenschaften 

zu konzentrieren, folgte bald die Errichtung gut 

konzipierter Neubauten für die Naturwissenschaften, darunter 

auch die Biologie. Im Jahr 1983 wurden fast gleichzeitig das 

Biologiegebäude und das in unmittelbarer Nähe liegende Physik/Chemie-Gebäude 

am Westerberg bezogen. 

6 

Entwicklung 

Die Auswahl der 13 biologischen Fachdisziplinen erlaubte das 

Einwerben von drei lückenlos aufeinander folgenden Sonderforschungsbereichen 

während der letzten 27 Jahre. Dadurch 

prägte die Osnabrücker Biologie das Forschungsprofil der Universität 

wesentlich mit. Ein erheblicher Teil der Drittmittel der 

gesamten Universität wird durch Wissenschaftler aus der Biologie 

beantragt und eingebracht. Die Osnabrücker Biologie belegte 

in der Forschungsrangliste des Zentrums für Hochschulentwicklung 

(CHE) bei den eingeworbenen Drittmitteln pro Wissenschaftler/in 

den 3. Platz unter 49 Universitäten. Bei 6 von 

insgesamt 16 Kriterien liegt sie in der Spitzengruppe. Das Profil 

der Osnabrücker Biologie wird zudem durch inzwischen drei 

Niedersachsenprofessuren deutlich (Angewandte Genetik der 

Mikroorganismen, Biophysik, Mikrobiologie, siehe Folgeseite). 

Auch in der Lehre kann die Biologie mit überdurchschnittlichen 

Leistungen aufwarten. Das zeigt sich sowohl an ihrem 

hohen Anteil an der Gesamtbilanz der universitären Abschlüsse, 

einschließlich Dissertationen und Habilitationen, als auch einem 

Platz in der Spitzengruppe der CHE-Rangliste. 2010 haben die 

Dozenten der Biologie die gemeinschaftliche Überarbeitung 

eines Standardlehrbuches vorgelegt. 

Als einer der ersten deutschsprachigen Fachbereiche hat die 

Osnabrücker Biologie konsekutive Bachelor- und Masterstudiengänge 

eingerichtet und 2010 die in den Vorjahren gewonnenen 

Erkenntnisse in die grundlegend reformierten Studiengänge 

»Biowissenschaften« eingebracht. 

Ehemalige Hochschullehrer der Biologie 

Altendorf, Karlheinz Mikrobiologie 01. 09. 1980 - 30. 09. 2009 * 

Bakker, Evert Mikrobiologie 01. 01. 1981 - 30. 09. 2009 Ruhestand 

Bakker-Grunwald, Ottilie Biochemie 01. 08. 1988 - 24. 02. 2006 † 

Hurka, Herbert spez. Botanik 01. 10. 1982 - 30. 09. 2005 Ruhestand 

Junge, Wolfgang Biophysik 01. 05. 1979 - 30. 09. 2007 * 

Lengeler, Joseph Genetik 01. 12. 1983 - 30. 09. 2002 Ruhestand 

Lieth, Helmut Ökologie 24. 11. 1977 - 31. 03. 1992 Emeritierung 

Lueken, Wolfgang Tierphysiologie 01. 10. 1976 - 30. 09. 1997 Emeritierung 

Schrempf, Hildgund Angew. Genetik 20. 01. 1989 - 31. 03. 2010 * 

Schröpfer, Rüdiger Ethologie 15. 10. 1976 - 30. 09. 2007 Emeritierung 

Werries, Eckhard Biochemie 01. 10. 1976 - 30. 09. 2000 Ruhestand 

Westheide, Wilhelm Friedrich spez. Zoologie 07. 04. 1983 - 31. 03. 2003 Ruhestand 

*Niedersachsenprofessur

Niedersachsenprofessuren 

Altendorf, Karlheinz 

Diplomchemiker (1967), Promotion (1970, Chemie), Ha bilitation 

(1977, Mikrobiologie, Universität Tübingen). Pro fes sur (H3) Biochemie 

von Regulationsvorgängen (1977-1980, Ruhr-Universität 

Bochum), Professur (C4) Mikrobiologie (Universität Osnabrück, 

1980-2009). Nds.-Professur (2009-2012). Forschung über Struktur 

und Funktion von ATP-Synthasen, Kaliumtransport, Regulationsvorgänge 

bei Bakterien und über mikrobielle Ökologie, über 

200 Publikationen. Teilprojektleiter SFB 171 (1984-1998) und 

SFB 431 (1999-2007), Sprecher des SFB 431 (»Membranproteine: 

Funktionelle Dynamik und Kopplung an Reaktionsketten«, 1999- 

2004). Senator der Stiftung Niedersachsen, Mitglied des wissenschaftlichen 

Beirats des Alfried Krupp Wissenschaftskollegs 

Greifswald und des Instituts für Forschungsinformation und Qualitätssicherung 

DFG, Vorsitzender des Fachbeirats des MPI für 

marine Mikrobiologie Bremen (1994-2011) und des »Moshe Shilo 

Center for Marine Biogeochemistry« (The Hebrew University Jerusalem), 

Fachgutachter für Mikrobiologie (DFG, 2000-2008). 

Forschungssemester an der Stanford University, University of 

Madison, University of Illinois in Chicago. Mitglied zahlreicher 

biochemischer und mikrobiologischer Gesellschaften. Max- 

Planck Forschungspreis, Welcome Visiting Professorship in the 

Basic Medical Sciences der Canadian Federation of Biological 

Societies. 

http://www.biologie.uni-osnabrueck.de/Mikrobiologie/Altendorf/ 

Karlheinz Altendorf Wolfgang Junge 

Junge, Wolfgang 

Diplomingenieur in Physik (1965), Promotion (1968) und Habilitation 

(1971) in Physikalischer Chemie an der Technischen Universität 

Berlin. Visiting scientist und visiting professor an der 

Johnson Foundation/University of Pennsylvania; University of 

Illinois/Urbana Champaign; Gulbenkian Foundation Lissabon; 

Cefobi Rosario/Argentinien. Professur (AH4) Biophysikalische 

Chemie (TU Berlin, 1973-1978), Professur (C4) Biophysik (Universität 

Osnabrück, 1979-2007). Nds.-Professur (2009-2012). 

Forschung über Photosynthese, molekulare Bioenergetik und 

Membranbiologie, über 260 Publikationen. Sprecher des SFB 171 

(»Membrangebundene Transportprozesse in Zellen«, 1984-1998). 

Ex-Mitglied des IUPAB board, Ex-Präsident der International 

Society of Photosynthesis Research, Ex-Kurator der VW-Stiftung, 

Ex-Mitglied des wissenschaftlichen Beirats zweier Max-Planck 

Institute: Bio anorganische Chemie (Mülheim) und Biophysik 

(Frankfurt, Vorsitz), Mitglied der European Molecular Biology 

Organization sowie mehrerer biophysikalischer, biochemischer 

und physikochemischer Gesellschaften. Röntgenpreis, Niedersachsenpreis, 

Peter-Mitchell-Medal, Boris-Rajewsky-Preis, Bundesverdienstkreuz 

1. Klasse. 

http://www.biologie.uni-osnabrueck.de/Biophysik/Junge/ 

Schrempf, Hildgund 

http://www.biologie.uni-osnabrueck.de/AngewandteGenetik/ 

7 

Niedersachsenprofessuren

Literaturauswahl 

Cabrera, M., and Ungermann, C. 

(2010) Guiding endosomal maturation. 

Cell 141, 403-406. 

Markgraf, D., Ahnert, F., Arlt, H., 

Marie, M., Peplowska, K., Epp, N., 

Griffith, J., Reggiori, F., and Ungermann, 

C. (2009) The CORVET subunit 

Vps8 cooperates with the 

Rab5 homolog Vps21 to induce 

clustering of late endosomal compartments. 

Mol. Biol. Cell 20, 

5276-89. 

Hou, H., John Peter, A.T., Meiringer, 

C.,M., Subramanian, K., and Ungermann, 

C. (2009) Analysis of 

DHHC acyltransferases implies 

overlapping substrate specificity 

and a two-step reaction mechanism. 

Traffic 10, 1061-73.) 

Cabrera, M., Ostrowicz, C., Muri, 

M. Reggiori, F., an Ungermann, C. 

(2009) Vps41 phosphorylation 

and the Rab Ypt7 control the targeting 

of the HOPS complex to 

endosome-vacuole fusion sites. 

Mol. Biol. Cell 20, 1937-48.. 

Meiringer, C.M., Auffarth, K., Hou, 

H., and Ungermann, C. (2008) Depalmitoylation 

of the SNARE Ykt6 

prevents its entry into the multivesicular 

body pathway. Traffic 9, 

1510-21. 

Kontakt 

Prof. Dr. Christian Ungermann, 

apl. Prof. Dr. Siegfried Engelbrecht-Vandré, 

apl. Prof. Dr. Henning 

Scholze 

Telefon: +49 (0)541 969 2794 

(Sekretariat Frau Keller) 

E-Mail: ungermann@biologie. - 

uni- osnabrueck.de, 

engelbrecht@biologie.uniosnabrueck.de,scholze@biologie.uniosnabrueck.de 

Internet: http://www.uni-osnabrueck.de 

8 

Biochemie 

AG Biochemie 

Molekulare Zellbiologie 

Menschliche Zellen sind genau wie ein Wohnhaus oder eine Industrieanlage in Funktionsräume 

unterteilt, die sogenannten Kompartimente. Zellen sind auf den Aufbau und 

Erhalt dieser Kompartimente zwin gend angewiesen. Das erfordert Transportmechanismen, 

eine Art »öffentlicher Protein / Lipid-Nahverkehr«. Infolge der An zahl und Unterschiedlichkeit 

der einzelnen Kompartimente muß der zelluläre Transport zudem über ein zielgenaues 

Verpackungs- und Adressiersystem verfügen. Die AG Biochemie erforscht diese 

Zusammenhänge mit mikroskopischen, gentechnischen, biophysikalischen und biochemischen 

Verfahren. Weitere Arbeitsgebiete sind der Untersuchung der Mechanismen zur 

Bereitstellung biologischer Energie und der Biochemie pathogener Parasiten gewidmet. 

Ein wesentlicher Unterschied zwischen pround 

eukaryotischen Zellen liegt in der Kom - 

par timentierung der letzteren. Durch diese 

Arbeitsteilung und Spezialisierung wird eine 

höhere Effektivität erreicht, allerdings um 

den Preis der Aufrechterhaltung der dafür 

notwendigen Strukturen durch eine aus ge - 

feil te intrazelluläre Logistik. Die gene ti sche 

Information liegt im Zellkern kodiert vor, 

wohingegen die Biosynthesen am endoplasmatischen 

Retikulum (ER) und im Cytosol ablaufen. 

Folglich müssen Lipide und Pro teine 

immer dann zu ihren Wirkorten transportiert 

werden, wenn diese nicht am Syntheseort 

liegen (Stichwort: »posttranslationales Protein-Targeting«). 

[Abbildung 1] Bei Proteinen 

ist der endgültige Bestimmungsort in Form 

einer Signalsequenz oder eines Target-Motivs 

in der Primärstruktur kodiert. Das Verfahren 

ähnelt durchaus den aus dem täglichen 

Leben bekannten Postleitzahlen. Transport- 

wege verlaufen beispielsweise vom ER über 

den Golgikomplex hin zur Plasmamembran 

oder zu den Lysosomen, oft in beide Rich - 

tun gen. Der Materialtransport zwischen den 

zellulären Kompartimenten erfolgt in Form 

kleiner Transportvesikel. Sowohl die Proteinals 

auch die Lipidzusammensetzung der sub - 

zellulären Kompartimente ist unterschiedlich. 

Daher muss schon beim Entstehen der Vesikel, 

dem Abknospen von der Donormembran, 

auf ihre bestimmungsgemäße Zusammensetzung 

geachtet werden, denn »Fehlsendungen« 

können nicht ohne weiteres korrigiert 

werden. Der mechanische Transport zum Ziel 

erfolgt entweder passiv durch Diffusion oder 

aktiv entlang der Komponenten des Cytoskeletts. 

Am Ende ihrer Reise muss die Trans - 

port vesikel zielsicher mit der Akzeptormembran 

verschmelzen. Dabei wird dann die 

Fracht übergeben. Darüber hinaus müssen 

die einzelnen Transportprozesse neben der 

Abbildung 1 faßt einige intrazelluläre 

AP3-Pathway 

Transportwege schematisch zusammen. 

Der Golgi apparat dient der Modifizie - 

Microautophagy rung fertig synthetisierter Polypeptidketten, 

die aus dem endoplasmatischen 

CPY-Pathway 

Vacuole 

Retikulum (nicht gezeigt) angeliefert 

werden. »EE« (early = frühe Endosomen) 

LE/MVB 

und »LE« (late = späte Endosomen) bzw. 

Golgi 

Maturation 

Macroautophagy »MVB« (multivesicular bodies = multivesikuläre 

Körper) sind Transportvesikel- 

EE 

strukturen, die zwischen Golgi, Zell - 

Endocytosis 

mem bran und Vakuole / Lysosom hinund 

herwandern. Durch die Endozytose 

werden Stoffe aus der Zellumgebung 

aufgenommen, bei der Makro- bzw. Mikroautophagie werden Zellkomponenten »recycelt«. Die Vakuole 

einer Hefezelle entspricht den Lysosomen der Zellen höherer Eukaryonten. Vereinfacht gesagt ist die 

Vakuole der Magen einer Hefezelle.

Neusynthese massenmäßig so ausgeglichen sein, dass 

die beteiligten Organellen und die Zelle insgesamt 

erhalten bleiben. 

Beim Entstehen einer Transportvesikel sind die folgenden 

Komponenten beteiligt: Die Frachtproteine, die 

anhand einer Erkennungssequenz als versandbereit 

gekennzeichnet sind, Hüllproteine, die das Abknospen 

der Vesikel von der Donormembran bewerkstelligen, und 

Adaptorproteine, die den korrekten Zusammenhalt 

zwischen Fracht und Hülle vermitteln. In der Nähe des 

Ziels werden die Transportvesikel zunächst durch spezielle 

Proteine (tethering complexes) lose an die Ziel- 

Rab- 

GTPase 

Budding Tethering 

SNARE 

disassembly 

Wt Mutante 

Rab- 

GTPase 

Tethers 

SNAREs 

Fusion 

membran angebunden und dann durch andere Proteine 

ein so enger Membrankontakt vermittelt, dass letzlich 

eine Membranfusion stattfindet. Die einzelnen Prozesse 

werden durch jeweils Organell-spezifische kleine GTPasen 

orchestriert. [Abbildung 2] 

Da sich die Zellen höherer Eukaryoten in vielerlei 

Hinsicht nicht wesentlich von den erheblich einfacheren 

und experimentell besser zugänglichen Zellen der Bäc - 

kerhefe (Saccharomyces cerevisiae) unterscheiden, wird 

ein Großteil der Experimente an Hefezellen durchgeführt. 

[Abbildung 3] 

Tethering 

complex 

cis-SNARE 

complex 

Abbildung 2 zeigt das Abknospen (budding) 

von einer Donormembran bzw. das 

Verschmelzen von Transportvesikeln mit 

der Akzeptormembran. Dem Verschmelzen 

(fusion) geht eine lockere Anbindungsphase 

voraus (tethering). Diese Abläufe 

erfordern die raum / zeitliche Koordination 

durch mindestens die drei gezeigten 

Proteine oder Proteinkomplexe 

(Rab-GTPase, Tether, SNARE). 

Abbildung 3 zeigt lichtmikroskopische Auf nahmen von Hefezellen 

(oben) und das Ergebnis einer Elektrophorese (unten). Man kann die 

Membranen bestimmter Zellkompartimente durch die selektive Einlagerung 

von Farbstoffen anfärben (violette Ringe zeigen hier die Vakuolenmembran). 

Außerdem können Proteine gentechnisch so verändert 

werden, dass sie grün fluoreszieren. Es ist ersichtlich, dass in 

der Mutante das grün fluoreszierende Protein nicht mehr in zytoplasmatischen 

Punkten, sondern an der Vakuolenmembran auftaucht. 

Mithin bewirkt die Mutation eine Änderung der Loka lisation des untersuchten 

Proteins. Die »Fehl leitung« von Proteinen kann schwerwiegende 

Konsequenzen für das Funktionieren der einzelnen Zelle 

und darüber hinaus des gesamten Organismus nach sich ziehen. Insofern 

hat die Grundlagenforschung ohne jeden Zweifel einen hohen 

Stellenwert, selbst dann, wenn die Implikationen für unser tägliches 

Leben nicht sofort ersichtlich sind. 

In einer Elektrophorese wandern elektrisch geladene Teilchen in 

einem Gel und unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes. Mit dieser 

Technik kann die Anzahl und Größe der Proteine in einem Gemisch 

bestimmt werden. Das in der Mitte der Abbildung gezeigte Protein 

zeigt nur noch eine Bande, es ist rein. Das ist die Voraussetzung für 

das Nachstellen zellulärer Abläufe in einem kontrollierten System, 

dem ersten Schritt zum Verständnis dieser Abläufe. 

Biochemie 

9


W. Junge, H. Lill & S. Engelbrecht; 

ATP synthase: an electrochemical 

transducer with rotatory mechanics; 

Trends Biochem. Sci. 22, 420 

- 423 (1997) 

O. Pänke, K. Gumbiowski, W. Junge 

& S. Engelbrecht; F-ATPase: specific 

observation of the rotating c 

subunit oligomer of EFoEF1; Febs 

Lett. 472, 34 - 38 (2000) 

W. Junge, H. Sielaff & S. Engelbrecht; 

Torque generation and 

elastic power transmission in the 

rotary FoF1-ATPase; Nature 459, 

364 - 370 (2009) 

Kontakt 

Apl. Prof. 

Dr. Siegfried Engelbrecht-Vandré 

Telefon: +49 (0)541 969 3424 

E-Mail: engel@uos.de. 

Internet: http://www.biologie. 

uni-osnabrueck.de 

10 

Abbildung 1 Abbildung 2 

Biochemie 

AG Biochemie 

Bioenergetik und Nanomechanik 

Leben kann als Aufrechterhaltung eines geordneten Systems mittels Synthese, Informationsübertragung 

und Transport angesehen werden. Alle drei Vorgänge verbrauchen Energie, 

die in Pflanzen und einigen Bakterien durch die Photosynthese, in anderen Mikroorganismen 

und Tieren durch die Oxidation von Bestandteilen der Nahrung gewonnen wird. Als 

Energiewährung dient dabei das Molekül ATP, gleichermaßen in erdgeschichtlich sehr alten 

Organismen oder »neueren« Entwicklungen wie Pflanzen, Tieren und dem Menschen. Ein 

Erwachsener verbraucht und resynthetisiert pro Tag etwa das eigene Körpergewicht an ATP, 

also bis zu 70 kg. 

Wie kann ATP synthetisiert werden? Wenn der 

»Zerfall« des ATP in ADP und Phosphat Ener gie 

lie fert, dann muß die Syn the se aus ADP und 

Phos phat E ner gie er for dern. Die Ka ta ly se der 

ATP-Syn the se muß also an eine e ner gie lie fern - 

de Re ak ti on ge kop pelt wer den. Die se Kopp lung 

er folgt an ei ner Mem bran, die für die Re ak ti - 

ons part ner u ndurch läs sig ist, we nig stens im 

Zeit rah men der Syn the se re ak ti on. Für che mi - 

sche Re ak ti o nen, die in zwei durch ei ne Mem - 

bran von ein an der ge trenn ten Räu men ab lau - 

fen, spielt ne ben der Gleich ge wichts ein stel - 

lung, al so den Men gen, auch der Ort, an dem 

sich die Re ak ti ons part ner be fin den, ei ne wich - 

ti ge Rol le: Die Aus gleichs ten denz der räum li - 

chen Kon zen tra ti ons-Un gleich ver tei lung stellt 

näm lich eine nutz ba re E ner gie quel le dar. 

Im Zu ge der Pho to syn the se in Pflan zen oder 

der Nähr stoff-Ox i da ti on bei Tie ren wer den Pro - 

to nen in ei nem Re ser voir an ge rei chert. Die re - 

sul tie ren de »pro to nen mo to ri sche Kraft« treibt 

dann ih rer seits die ATP-Syn the se re ak ti on an. 

Die ATP-Syn tha se (Abb. 1) ist da her kein ge - 

wöhn li ches En zym, das ei ne che mi sche Re ak - 

ti on be schleu nigt. En zyme än dern nur das Tem - 

po der Gleich ge wichts ein stel lung, nicht die 

Gleich ge wichts la ge selbst. Die ATP-Syn tha se 

be schleu nigt nicht nur die Syn the se-Re ak ti on, 

son dern kop pelt die se au ßer dem an die pro to - 

nen mo to ri sche Kraft als E ner gie quel le. Die se 

Abbildung 3 

Kopp lung er folgt über ei ne me cha ni sche Ro ta - 

ti on (Abb. 2) in ner halb des ATP-Syn tha se- Mo - 

le küls, die auf ver schie de ne Wei se und in sehr 

un ter schied li chen Zeit do mä nen sicht bar ge - 

macht wer den kann (Abb. 3). 

Viel leicht nicht zu letzt in fol ge sei ner me - 

cha ni schen Be an spru chung ist das ATP-Syn - 

tha se-Mo le kül er staun lich ro bust ge gen ü ber 

ei ne Rei he von Ein grif fen. In der Ar beits grup pe 

wird die mo le ku la re Me cha nik der ATP-Syn the - 

se mit bi o che mi schen, che mi schen, mo le ku lar - 

bi o lo gi schen und bi o phy si ka li schen Me tho den 

ver än dert und so un ter sucht.


Lückmann, Katrin, Lagemann, Verena 

& Menzel, Susanne (eingereicht). 

Landscape Aesthetics – a 

new Access to Environmental Education 

in Botanical Gardens. Manuskript 

im Review. 

Menzel, Susanne (2010). Biologische 

Ressourcen als Lebensgrundlage 

für alle – Biodiversität als 

Kontext des Globalen Lernens im 

Biologieunterricht. Zeitschrift für 

internationale Bildungsforschung 

und Entwicklungspädagogik, 33(2), 

10-15. 

Menzel, Susanne & Bögeholz, Susanne 

(2010). Values, Beliefs, and 

Norms that Foster Chilean and 

German Pupils’ Commitment to 

Protect Biodiversity. International 

Journal of Environmental and Science 

Education, 5(1), 33-49. 


(2009). The Loss of Biodiversity: 

How do Students in Chile and 

Germany perceive resource dilemmas 

and what solutions do they 

see? Research in Science Education, 

39(4), 429-447. 


(2008). Was fördert eine Bereitschaft 

von Oberstufen schü - 

ler(inne)n, die Biodiversität zu 

schützen? Eine standardisierte Befragung 

in Anlehnung an die 

Value-Belief-Norm-Theorie. Umweltpsychologie, 

12(2), 105-122. 

12 


AG Biologiedidaktik 

Forschen über das Lernen und Lehren 

Biologiedidaktische Forschung verfolgt das übergeordnete Ziel, schulische und außerschulische 

Lernprozesse zu optimieren. Durch Forschungsergebnisse empirischer Studien (wie 

z. B. Evaluationen und der Erforschung von Lernvoraussetzungen) können Bildungsangebote 

optimiert werden. In der Abteilung Biologiedidaktik der Universität Osnabrück stehen dabei 

inhaltlich Fragen der Nachhaltigen Entwicklung – und hier insbesondere dem Erhalt der 

Biodiversität – im Vordergrund. Aktuell werden zum Thema fünf Fragestellungen bearbeitet. 

Im Rahmen eines ersten Forschungsschwerpunkts 

werden Lernvoraussetzungen zur Biodiversitätsbildung 

bei chilenischen und deutschen 

Schülerinnen und Schülern untersucht 

(Susanne Menzel in Kooperation mit Susanne 

Bögeholz, Universität 

Göttingen). Der inter - 

kulturelle Vergleich 

zwischen Schülerinnen 

und Schülern 

eines Industrielands 

und eines Biodiversitäts-Hotspots 

soll da - 

bei Aufschluss über 

unterschiedliche Pers - 

pektiven zum Biodiversitätsverlust 

geben. 

Ein zweites For - 

schungs projekt (Florian 

Fiebelkorn und 

Susanne Menzel) weist 

ebenfalls einen interkulturellen Focus auf. In 

einer qualitativ-quantitativen Studie wird erforscht, 

welche 

Einflussfaktoren relevant sind für eine Bereitschaft, 

den Verlust der Biodiversität im schulischen 

Kontext zu thematisieren. Zielgruppe 

sind künftige Lehrerinnen und Lehrer in 

Deutschland und Costa Rica, einem Hotspot 

der Biodiversität. Basierend auf mehreren 

theoretischen Zugängen werden Einflussfaktoren 

z. B. aus den Bereichen der Selbstwirksamkeitsüberzeugung, 

einer grundsätzlichen 

Werteorientierung und der wahrgenommenen 

Verhaltenskontrolle angenommen. In einer 

Interviewstudie wird zunächst erfasst, inwiefern 

die theoretisch angenommenen Einflussfaktoren 

relevant sind. Eine sich anschließende 

Fragenbogenstudie verfolgt das Ziel, Einflussfaktoren 

auf die Bereitschaft zur Vermittlung 

des Themas im Unterricht quantitativ zu identifizieren. 

Um dem Defizit der geringen Wahrnehmung 

und Wertschätzung lokaler Biodiversität 

bei deutschen Schülerinnen und Schülern zu 

Abbildung 1 Modell zur Erklärung der Bereitschaft, biodiversitätsrelevante Themen im 

künftigen Unterricht aufzugreifen (Fiebelkorn & Menzel, 2009). 

begegnen, fokussiert ein dritter Forschungsschwerpunkt 

auf die Wahrnehmung von lokalen 

Landschaften durch junge Menschen in 

Deutschland. Eignen sich eher naturnah gestaltete 

Landschaften zur Thematisierung lokaler 

biologischer Vielfalt oder eher klassische 

Abbildung 2 Chilenische Schülerinnen und Schüler füllen ihren 

Fragebogen aus (2006).

Gärten, in denen Pflanzenreichtum häufig auf 

engem Raum dargestellt wird? Dieser Frage 

gehen wir (Katrin Lückmann und Susanne 

Menzel) in Kooperation mit dem Botanischen 

Garten Osnabrück nach. Die Studie basiert u.a. 

auf der Scenic Beauty Estimation (Daniel & 

Boster, 1976). Am Beispiel von klassischen und 

Tabelle 1 Regressionsanalytische Identifikation von relevanten Faktoren 

für drei unterschiedliche Bereitschaften deutscher Schülerinnen 

und Schüler, die Biodiversität zu schützen (N=217, Alter 15-17) 

(Menzel & Bögeholz, 2008). 

naturbelassenen Flächen Botanischer Gärten 

wird in einer quantitativen Studie erhoben, 

welche Potenziale die unterschiedlichen Flächen 

jeweils besitzen, um das Erkennen sowie 

die Wahrnehmung und Wertschätzung lokaler 

Biodiversität bei jungen Menschen zu fördern. 

Eine vierte Forschungsarbeit (Nadin Hermann 

und Susanne Menzel) thematisiert den »Erhalt 

der Biodiversität« unter zoologischer Perspektive. 

In der Nationalen Strategie zur biologischen 

Vielfalt (BMU, 2007) wird explizit die 

Förderung von Wildtierbeständen gefordert. Im 

Kontext der Wiedereinwanderung des Wolfs in 

Sachsen und eines Auswilderungsprojekts 

einer Wisentherde im Rothaargebirge zeigt 

sich deutlich, dass der Erfolg derartiger Projekte 

entscheidend von der Akzeptanz der lokalen 

Bevölkerung abhängt. Das Ziel des Forschungsprojekts 

ist es, zu erfassen, ob bei 

jungen Menschen Schutzbereitschaften vor- 

nehmlich in Bezug auf eigene Interessen oder 

vornehmlich am Artenschutz orientiert sind. 

Dazu wurden auf Basis der Protection-Motivation 

Theory (Rogers & Prentice-Dunn, 1997) 

zwei Erklärungsmodelle erstellt. Befragt werden 

Jugendliche in den Modellregionen und in 

Regionen, die nicht von Wildtierprojekten betroffen 

sind. 

In einem fünften Projekt »Globales Lernen 

an lokalen Lernorten« (Moritz Busse und 

Susanne Menzel) steht die Frage im Vordergrund, 

welches Potenzial Botanische Gärten 

für global orientierte Bildungsarbeit haben. Es 

wird in formativen Evaluationsprozessen 

untersucht, welche Wirkungen Bildungsan - 

gebote auf Schülerinnen und Schüler der 

Sekundarstufe I haben. Flankierend wird ein 

Kompetenzmodell entwickelt, das unter anderem 

näher definiert, über welche Fähigkeiten 

und Fertigkeiten Lernende in Bezug auf 

Globales Lernen verfügen müssen. Als Kontext 

für Globales Lernen in Botanischen Gärten 

dienen Fragestellungen rund um die biologische 

Vielfalt. 

Eine ausführliche Literaturliste sowie eine 

Liste der in der Darstellung zitierten Quellen 

kann bei S. Menzel angefordert werden. 

Kontakt 

Sekretariat: Nathalie Crombée 

Telefon: +49 (0)541 969 2259 

Beate Stumpe (TA) 

Telefon: +49 (0)541 969 2259 

Internet: http://www.biologie.uniosnabrueck.de 

J.-Prof. Dr. Susanne Menzel 

Telefon: +49 (0)541 969 3351 

E-Mail: 

susanne.menzel@biologie.uniosnabrueck.de 

Katrin Lückmann 

Telefon: +49 (0)541 969 3449 

E-Mail: 

katrin.lueckmann@biologie.uniosnabrueck.de 

Dipl.-Biol. Florian Fiebelkorn 

Telefon: +49 (0)541 969 3449 

E-Mail: 

florian.fiebelkorn@biologie.uniosnabrueck.de 

Dipl.-Biol. Nadin Hermann 

Telefon: +49 (0)541 969 3448 

E-Mail: 

nadin.hermann@biologie.uniosnabrueck.de 

Dipl.-Biol. Moritz Busse 

Telefon: +49 (0)541 969 3448 

E-Mail: 

moritz.busse@biologie.uniosnabrueck.de 

Abbildung 3 Modell zur Erklärung der Bereitschaft, Biodiversität zu schützen (Menzel & 

Bögeholz, 2008). 


13


You, C., Wilmes, S., Beutel, O., 

Lochte, S., Podoplelowa, Y., Roder, 

F., Richter, C., Seine, T., Schaible, D., 

Uze, G., Clarke, S., Pinaud, F., 

Dahan, M. & Piehler, J. (2010). Selfcontrolled 

monofunctionalization 

of quantum dots for multiplexed 

protein tracking in live cells. 

Angew Chem Int Ed Engl 49, 4108- 

12. 

Strunk, J. J., Gregor, I., Becker, Y., Li, 

Z., Gavutis, M., Jaks, E., Lamken, P., 

Walz, T., Enderlein, J. & Piehler, J. 

(2008). Ligand Binding Induces a 

Conformational Change in ifnar1 

that Is Propagated to Its Membrane-Proximal 

Domain. J Mol Biol 

377, 725-739. 

Uze, G., Schreiber, G., Piehler, J. & 

Pellegrini, S. (2007). The receptor of 

the type I interferon family. Curr 

Top Microbiol Immunol 316, 71-95. 

Jaks, E., Gavutis, M., Uzé, G., Martal, 

J. & Piehler, J. (2007). Differential 

receptor subunit affinities of type 

I interferons govern differential 

signal activation. J Mol Biol 366, 

525-539. 

Tinazli, A., Piehler, J., Beuttler, M., 

Guckenberger, R. & Tampe, R. 

(2007). Native protein nanolithography 

that can write, read and 

erase. Nature Nanotechnology 2, 

220-225. 

Kontakt 

Prof. Dr. Jacob Piehler 

Telefon: +49 (0)541 969 2801 

(Sekretariat Frau Elisabeth Olaru) 

E-Mail: piehler@uos.de 


14 

Biophysik 

AG Biophysik 

Zur Abwehr von Pathogenen besitzt der menschliche Körper ein Repertoire von verschiedenen 

Zelltypen, die in den verschiedenen Organen des Immunsystems zu ihrer vollen Funktion 

heranreifen. Um den Einsatz gegen eindringende Viren oder Bakterien zu koordinieren, 

müssen diese Zellen miteinander kommunizieren. Dazu verwenden sie Botenstoffe – die 

Zytokine – welche über spezifische Rezeptoren auf der Zelloberfläche erkannt werden. Die 

AG Piehler erforscht, wie durch die Wechselwirkung zwischen Zytokinen und ihren Rezeptoren 

unterschiedliche Signalwege und zelluläre Antworten moduliert werden können. Um 

diese Prozesse isoliert und im Kontext der Zelle quantitativ zu charakterisieren werden verschiedene 

spektroskopische und mikroskopische Methoden eingesetzt. 

Typ I Interferone sind Zytokine, die als unmittelbare 

Antwort auf einen Angriff durch Viren 

oder Bakterien ausgeschüttet werden, um einerseits 

Zellen direkt zu alarmieren und um andererseits 

Zellen des adaptiven Immunsystems 

zu aktivieren. Interferone sind kleine Proteine, 

A 

IFNAR2 

IFN 

Jak1 

Tyk2 

IFNAR1 

Transkription 

Zellkern 

welche an bestimmte Rezeptoren an der Zell - 

oberfläche binden (Abbildung 1a,b). Durch 

gleichzeitige Wechselwirkung von Interferonen 

mit den beiden Untereinheiten des Rezeptors 

(IFNAR1 und IFNAR2) werden verschiedene Signalwege 

in der Zelle aktiviert, die zur Expression 

von Genen für die Abwehr von Pathogenen führen. 

Viele nicht-kovalente Wechselwirkungen 

zwischen den Aminosäuren der Interferone mit 

JAK1 

Tyk2 

PI3K 

p48 STAT1 

STAT2 

STAT1 

STAT3 

STAT1 

Akt/PKB 

STAT5 

NFκB 

STAT1 

STAT5 

STAT3 

Crkl 

Abbildung 1 Signalaktivierung über den Typ I Interferonrezeptor. 

A: Durch gleichzeitige Wechselwirkung von 

Interferonen mit den zwei Untereinheiten IFNAR1 und 

IFNAR2 werden über assozierte Tyrosinkinase verschiedene 

Signalwege aktiviert, die zur Transkription eines 

breiten Spektrums von Genen führen. B: Die spezifische 

Erkennung von Interferonen durch den Rezeptor beruht 

STAT2 

STAT1 

Plasmamembran 

Zytoplasma 

denen von IFNAR1 und IFNAR2 führen zur einer 

spezifischen, definierten Erkennung dieser Botenstoffe 

(Abbildung 1b). Während die Raumstruktur 

der Komplexe von verschiedenen Interferonen 

mit IFNAR1 und IFNAR2 nur geringe 

Unterschiede zeigen, ist die Dynamik der Wech- 

Vav 

Rac1 

p38 

C 

B 

relatives Signal [ ] 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

-0.2 

IFNω 

IFNα1 

IFNAR2 

IFNα2 

IFNAR1 

IFNβ 

IFNω 

0 40 80 120 160 200 

Zeit [s] 

auf einer Vielzahl gleichzeitiger nicht-kovalenter Wechselwirkungen, 

für die Aminosäurereste an der Oberfläche 

der Proteine verantwortlich sind. C: Verschiedene Interferone 

unterscheiden sich vor allem in der Stabilität der 

Komplexe mit IFNAR1 und IFNAR2. Hier wurde die Dissoziation 

von verschiedenen Interferonen von der Rezeptoreinheit 

IFNAR2 spektroskopisch in Echtzeit verfolgt. 

selwirkung stark unterschiedlich (Abbildung 1c). 

Über Proteinmutagenese und Proteindesign 

konnte gezeigt werden, dass die Dynamik der 

Interferon-Rezeptor-Wechselwirkung die Akzentuierung 

verschiedener zellulären Antworten 

reguliert. Dies auf molekularer und zellulärer 

Ebene zu verstehen ist die zentrale Fragestellung 

in der Arbeitsgruppe. Um diese Prozesse in 

lebenden Zellen zu untersuchen werden hoch-

A 

Zytoskelett 

1 µm 

? 

Abbildung 3 Spatiotemporale Dynamik des Interferon-Rezeptor-Komplexes 

in der Plasmamembran. A: Mögliche Wechselwirkungen der 

verschiedenen Komponenten des Signalkomplexes mit Gerüstproteinen 

im Kontext des Zytoskeletts. B: Fluoreszenzmikroskopische Lokalisation 

und Verfolgung einzelner Rezeptormoleküle in der Plasmamembran. 

In blau sind die Trajektorien einzelner Rezeptoren gezeigt. 

sensitive fluoreszenzmikroskopische Verfahren verwendet, 

mit denen einzelne Rezeptoren auf der Plasmamembran der 

Zelle detektiert und über die Zeit verfolgt werden können 

A 

B 

STAT2 

p48 

10 µm 

JAK1 

tyk2 

? 

STAT2 

p48 

Adapterproteine 

Abbildung 3 Quantitative Untersuchung von Protein-Protein- 

Wechselwirkungen in Mikrostrukturen auf Einzelmolekülniveau. A: 

Schematische Darstellung der Immobilisierung eines Rezeptorproteins 

auf einem mikrostrukturiert funktionalisierten Substrate und 

anschließende Wechselwirkung mit einem Bindungspartner. B: Die 

kumulative laterale Verteilung von Bindungsereignissen über 1000 

Einzelbilder zeigt selektive Bindung in funktionalisierte Areale (markiert 

durch das gepunktete Quadrat). C: Aus einer Häufigkeitsanalyse 

der Dauer von einzelnen Bindungsereignissen kann eine mittlere 

Stabilität der Wechselwirkung bestimmt werden. 

Anzahl der Bindungsereignisse 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

C 

1 2 3 4 5 

Aufenthaltsdauer [s] 

C 

B 

500 nm 

C: Trajektorien einzelner IFNAR2-Moleküle im Kontext des Membran- 

Skeletts, welches mittels Höchstauflösungs-Mikroskopie abgebildet 

wurde. D: Kolokalisation der transienten Bindung des Effektorproteins 

STAT2 (grün) mit dem Membranskelett (rot). Durch Einzelmoleküllokalisierung 

konnten Strukturen deutlich unterhalb der Beugungsbegrenzung 

aufgelöst werden. 

(Abbildung 2). Diese Empfindlichkeit wird benötigt, da die 

Rezeptorproteine nur in wenigen Hundert Kopien pro Zelle 

vorliegen. Zudem kann mit dieser Methode die Heterogenität 

der Bewegung und der Verteilung der Rezeptorproteine 

mit einer Ortsauflösung von wenigen Nanometern detektiert 

werden. Dafür wurden Methoden etabliert, um geeignete 

Fluoreszenzsonden selektiv an Zielproteine anzuheften. 

Mit diesem Ansatz soll die spatiotemporale Dynamik 

der Assemblierung der Rezeptoren und der Signalweiterleitung 

in der Zelle aufgeklärt werden, um diese mit der Dynamik 

der Interferon-Rezeptor-Wechselwirkung zu korrelieren. 

Zudem werden einzelne Komponenten des Signalkomplexes 

isoliert in artifiziellen Membranen rekonstituiert, 

um Wechselwirkungen und Konformationsänderungen 

unter kontrollierten Bedingungen zu charakterisieren. Dafür 

werden in der Arbeitsgruppe Oberflächenarchitekturen entwickelt, 

mit denen Proteine auf Substraten immobilisiert 

und Membranproteine in Membranen inkorporiert werden 

können, ohne dabei ihre funktionelle Integrität zu beeinträchtigen. 

Durch Mikrostrukturierung dieser Oberflächenarchitekturen 

können Interaktionen und Bewegungen lokal 

begrenzt werden (Abbildung 3). So können spektroskopische 

und mikroskopische Untersuchungen von Wechselwirkungen 

und Konformationsänderungen an einzelnen Molekülen 

durchgeführt werden. 

D 

Biophysik 

15


Murmu, J., Bush, M., DeLong, C., Li, 

S., Xu, M., Khan, M., Fobert, P., 

Zachgo, S., and Hepworth, SR. 

(2010) Arabidopsis bZIP transcription 

factors TGA9 and TGA10 interact 

with floral glutaredoxins 

ROXY1 and ROXY2 and are redundantly 

required for anther development. 

Plant Physiol 

154(3):1492-504 

Ziemann, M., Bhave, M. and 

Zachgo, S. (2009) Origin and diversification 

of land plant CC-type 

glutaredoxins. Genome Biology 

and Evolution 1, 1–12 

Li, S., Lauri, A., Ziemann, M., Busch, 

A., Bhave, M. and Zachgo, S. 

(2009).Nuclear Activity of ROXY1, 

a Glutaredoxin Interacting with 

TGA Factors, Is Required for Petal 

Development in Arabidopsis thaliana. 

The Plant Cell 21, 429-441. 

Xing, S. and Zachgo, S. (2008) 

ROXY1 and ROXY2, two CC type 

glutaredoxin genes, together control 

anther development in Arabidopsis 

thaliana. The Plant Journal 

53, 790-801 

Busch, A. and Zachgo, S. (2007) 

Control of corolla symmetry in 

the Brassicaceae Iberis amara. 

PNAS 104, 16714-16719 

Kontakt 

Prof. Dr. Sabine Zachgo 

Telefon: +49 (0)541 969 2860 

(Sekretariat Frau Schmieding) 

E-Mail: zachgo@biologie.uniosnabrueck.de 


16 

Entwicklungsbiologie 

AG Botanik – Entwicklungsbiologie 

Entwicklungsgenetik der Pflanzen 

Mit über 250.000 verschiedenen Arten stellen die Blütenpflanzen die am stärksten diversifizierte 

und somit erfolgreichste Pflanzengruppe auf der Erde dar. Warum ist diese Gruppe 

so außerordentlich erfolgreich? Welche Gene sind daran beteiligt? 

Entscheidenden Einfluss auf diesen Erfolg hatte die Evolution einer Blüte bei den Angiospermen, 

den Blütenpflanzen. Diese komplexe Struktur ist aus verschiedenen Organen mit 

spezialisierten Schutz-, Schau- und reproduktiven Funktionen aufgebaut, die so nur bei 

den Angiospermen existieren. Unser Ziel ist es, die entwicklungsgenetischen Prozesse zu 

untersuchen, die die Ausbildung der Blütenorgane regulieren und die molekularen Mechanismen 

zu entschlüsseln, die zur Ausbildung der großen Diversität dieser Pflanzengruppe 

führten. 

Regulation der Blütenentwicklung 

Aufschluss über die genetische Kontrolle der 

Blütenentwicklung erhält man, indem Pflanzen 

untersucht werden in denen Genfunktionen, 

die diese Blütenentwicklung regulieren, defekt 

sind. Bei solchen Mutanten treten durch den 

Ausfall der Genfunktion und somit dem Verlust 

der Ausbildung eines funktionalen Proteins 

häufig morphologische und/oder biochemische 

Veränderungen auf. 

Abb. 1 zeigt einen Vergleich 

von Antirrhinum 

majus Wildtyp- und 

einer plena Mutantenblüte. 

Deutlich wird, 

dass im Inneren der 

plena Blüte die Entwicklung 

von reproduktiven 

Organen, den 

Staubblättern und 

Fruchtblättern, unterbleibt. 

Stattdessen ent- 

steht eine gefüllte 

Blüte, die zusätzliche 

Blütenblätter im Zentrum 

entwickelt. Bei 

der plena Mutante ist 

ein Gen defekt, dass für 

einen MADS-Box Transkriptionsfaktor kodiert, 

der die Bildung der reproduktiven Organe reguliert. 

MADS-Box Proteine binden an die DNA 

von Zielgenen und beeinflussen dadurch deren 

Expression. Dadurch steuern sie die Aktivität 

von zahlreichen nachgeschalteten Proteinen, 

die die Blütenorganbildung realisieren. 

Molekulare Analyse der Ausbildung von Blütensymmetrie 

Eine besondere morphologische Neuheit in der 

Blütenpflanzenevolution ist die Ausbildung von 

bilateral symmetrischen Blüten, welche sich 

wahrscheinlich durch Ko-Evolution mit Insekten 

entwickelten. Ursprüngliche Blütenpflanzen 

besitzen radiär-symmetrische Blüten und 

erlauben dadurch den Bestäubern den Zugang 

zur Blüte von allen Seiten wodurch häufig eine 

Vielzahl von unterschiedlichen Insekten angelockt 

wird. Bei den weiter abgeleiteten, höher 

entwickelten Angiospermen treten bilateral 

Abbildung 1 Antirrhinum majus (Löwenmäulchen) Wildtypblüten bilden innerhalb der roten, attraktiven 

Blütenblätter die reproduktiven Organe, Staubblätter und Fruchtblätter. Die rechte Blüte 

zeigt die homöotische plena Blütenmutante, welche statt reproduktiver Organe weitere Blütenblätter 

im Zentrum ausbildet. 

symmetrische, sogenannte zygomorphe Blüten 

auf. Sie besitzen eine Symmetrieachse, welche 

die Blüte in zwei spiegelbildliche, identische 

Hälften unterteilt, wie dies bei der Löwenmäulchenblüte 

in Abb.1 gezeigt ist. Bedingt durch 

die zygomorphe Symmetrie der Blütenblätter 

kann Antirrhinum nur von einem Insekt, der 

Hummel, bestäubt werden. 

Die Ausbildung der Blütensymmetrie wird 

durch Schlüsselregulatorgene, die TCP Transkriptionsfaktoren, 

gesteuert. Uns interessiert, 

welche molekularen Mechanismen die TCP

Aktivität beeinflussen und somit steuern, ob radiäre oder 

zygomorphe Blüten gebildet werden. Dafür untersuchen wir 

die Familie der Brassicaceae, in der fast alle der über 350 

Gattungen radiäre Blüten bilden. Eine große Ausnahme bildet 

die Gattung Iberis: Dort wird ein kleines und ein sehr 

großes Blütenblattpaar gebildet, wodurch die Blüte nicht 

mehr, wie bei Arabidopsis radiär symmetrisch, sondern zygomorph 

ist (Abb. 2). Unsere Untersuchungen zeigen, dass 

Unterschiede in der TCP-Genregulation ausschlaggebend 

sind, diese morphologische Neuheit herbeizuführen. Während 

in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana TCP1 in der 

Blütenentwicklung nur sehr früh und vorübergehend aktiv 

ist, wird das TCP1 Gen in Iberis amara im kleineren, oberen 

Blütenblattpaar sehr stark und sehr lange ausgeprägt. Dies 

bewirkt, dass dort die Zellteilungsprozesse unterdrückt werden 

und die oberen Blütenblätter kleiner bleiben. Bei der 

Entstehung der Blütensymmetrie in den Brassicaceen kam 

es daher wahrscheinlich in der Gattung Iberis zu einer Veränderung 

der TCP-Genschalter, welche steuern, wann die 

TCP1 Aktivität ›an‹- oder ›aus‹-geschaltet ist. Das Auftreten 

einer veränderten TCP1 Genexpression in verschiedenen 

Spezies trug durch die daraus resultierende unterschiedliche 

Steuerung von Zellteilungsaktivitäten dann wahrscheinlich 

zur Entwicklung von symmetrischen Blüten bei. 

ROXYs: eine neue Funktion von Glutaredoxinen in der 

Blütenentwicklung 

Arabidopsis roxy1 Mutanten bilden statt vier nur zwei Blütenblätter 

aus. ROXY1 kodiert für ein Glutaredoxin (GRX), 

p35S::YFP-ROXY1 p35S::YFP-ROXY1 p35S::3x-YFPs-ROXY1 

complementation of roxy1 

YES YES NO 

Abbildung 3 ROXY1-Proteine wurden gentechnisch so 

verändert, dass sie gelb fluoreszieren (YFP, yellow fluorescent 

protein) und dadurch ihre intrazelluläre Lokalisation 

bestimmt werden kann. Fluoreszierende 

ROXY1-Proteine wurden in Tabakexpressionsassays im 

Zellkern (Stern) und im Zytoplasma (Pfeil) nachgewiesen 

(Bild links). Eine ausschließliche nukleäre oder cytoplasmatische 

(rechts) ROXY1-Lokalisierung wurde 

erreicht, indem die Proteine mit weiteren Sequenzen 

modifiziert wurden, die entweder einen Transport in 

den Zellkern mittels eines NLS (nuclear localisation sig- 

Abbildung 2 Vergleich der Blüten von Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand, 

oben links) und Iberis amara (Schleifenblume, oben rechts). 

In situ mRNA Expressionsuntersuchungen von Iberis TCP1 (unten links) 

zeigen, dass TCP1 in den oberen Blütenblättern (dicker Pfeil) stärker ausgeprägt 

ist, als in den unteren (dünner Pfeil). Untersuchungen mit dem 

Zellteilungsmarkergen Histon H4 belegen, dass dessen Aktivität komplementär 

ausgeprägt ist. Im Vergleich zu den oberen (dicker Pfeil) ist 

H4 in den unteren Blütenblättern (dünner Pfeil) stärker exprimiert. Dies 

bedeutet, dass dort eine verstärkte Zellteilungsaktivität stattfindet, die 

zur Bildung von größeren Blütenblättern führt. 

nal, Mitte) oder eine cytoplasmatische Ausprägung des 

Fusionsproteins (3xYPFs-ROXY1, rechts) bewirken. Die 

Funktionsanalyse dieser Proteine erfolgte mittels Komplementationsstudien, 

bei der die modifizierten 

ROXY1-Proteine in der roxy1 Mutante ausgeprägt 

wurden. Eine nukleäre Aktivität von ROXY1 ist unabkömmlich, 

um die normalen vier Blütenblätter auszuprägen 

(›yes‹). Bei einer Ausprägung im Cytoplasma 

kann das ROXY1 Protein die roxy1 Mutante nicht komplementieren, 

es bleibt bei der Bildung einer reduzierten 

Blütenblattanzahl (›no‹). 

eine Oxidoreduktase, welche eine Rolle im Redoxhaushalt 

der Zelle spielen. GRX modifizieren andere Proteine und beeinflussen 

damit deren Aktivität. Intrazelluläre Lokalisationsstudien 

in Kombination mit genetischen Studien (Abb 3.) 

zeigen, dass ROXY1 Proteine im 

Zellkern ausgeprägt sein müssen. 

Im Zellkern interagieren sie mit 

TGA Transkriptionsfaktoren und 

modifizieren diese wahrscheinlich, 

welches eine wichtige Voraussetzung 

für eine normale Blütenblattbildung 

darstellt. Verglei- 

che verschiedener Pflanzengenome 

ergaben, dass GRX vom 

ROXY-Typ nur in Landpflanzen 

vorkommen. Besonders Angiospermen 

weisen eine stark erhöhte 

Anzahl dieser ROXY-Gene 

auf, was ihre Bedeutung bei der 

Entwicklung und Regulation der 

komplexen Blütenbildung unterstreicht. 

Weitere vergleichende 

molekulare Untersuchungen zwischen 

Arabidopsis und basalen 

Landpflanzen, den Moosen, sollen 

dazu beitragen, die ancestrale, ursprüngliche 

Funktion dieser Oxidoreduktasen 

und ihre biochemischen 

Funktionen bei Landpflanzen 

zu entschlüsseln. 

17 

Entwicklungsbiologie


K. Mummenhoff, A. Polster, A. 

Mühlhausen & G. Theißen; Lepidium 

as a model system for studying 

the evolution of fruit development 

in Brassicaceae. J. Exper. 

Bot. 60, 1503 - 1513 (2009) 

T. Couvreur, A. Franzke, I. A. Al- 

Shehbaz, F. T. Bakker, M. Koch & K. 

Mummenhoff; Molecular phylogenetics, 

temporal diversification, 

and principles of evolution in the 

mustard family (Brassicaceae). 

Mol. Biol. Evol. 27, 55-71 (2010) 

A. Franzke, M. Lysak, I. A. Al-Shehbaz, 

M. Koch & K. Mummenhoff; 

Cabbage family affairs: the evolutionary 

history of Brassicaceae; 

Trends Plant Sci., 16, 108-116 

(2011) 

T. Mandakova, S. Joly, M. Krzywinski, 

K. Mummenhoff & M. Lysak; 

Fast diploidization in close mesopolyploid 

relatives of Arabidopsis. 

Plant Cell 22, 2277–2290 (2010) 

Kontakt 

Sekretariat: Lucille Schmieding 

Telefon: +49 (0)541 969 2860, 

Fax: -2845 

Apl. Prof. 

Dr. Klaus Mummenhoff 

Telefon: +49 (0)541 969 2856 

E-Mail: Mummenhoff@bio - 

logie.uni-osnabrueck.de 

Internet: 

http://www.biologie.uniosnabrueck.de 

18 

Botanik 

AG Botanik 

Systematik und Merkmalsevolution in Brassicaceen 

Die Familie der Kreuzblütler (Brassicaceae) ist eine der größten Pflanzenfamilien der Nordhemisphäre 

und Vertreter dieser Familie sind in allen Biotopen verbreitet und geradezu 

charakteristisch für Extremstandorte: vom Meeresstrand bis in die Hochgebirge, untergetaucht 

im Wasser lebend bis in die trockensten Wüsten vorkommend. Zu den Kreuzblütlern 

gehören zudem zahlreiche Kulturpflanzen wie Raps, Kohl und Salatkresse, aber auch 

»Unkräuter« von hohem invasiven Potential. Wie kommt es zur Differenzierung einer derartigen 

Vielfalt? Warum sind einige Arten weltweit verbreitet, andere dagegen engräumig 

begrenzt? 

Abbildung 1 Stammbaum der Brassicaceen (ca. 

3700 Arten) auf der Basis der DNA-Sequenz von 

acht Genen. I-III bezeichnen Hauptevolutionslinien. 

Wichtige Modellorganismen der modernen Pflanzenwissenschaften 

enthaltende Gruppen sind hervorgehoben. 

Die Systematik hat verschiedene 

Ziele und Aufgaben: Die 

Formenvielfalt zu dokumentieren, 

ein Ordnungsprinzip als Informationsspeicher 

zu schaffen 

und die biologische Vielfalt zu 

erklären. Die moderne Systematik 

ist eine synthetische 

Wissenschaft, die geographische, 

ökologische, morphologische, 

zytologische und molekulare 

Evidenzen integriert, um 

Biodiversitätsmuster, deren Ursachen 

und Genese zu verste- 

hen. Die Erforschung von Evolutionsprozessen, 

der Phylogenie und der Besiedlungsgeschichte 

(Biogeographie) der Brassicaceen stehen hier im 

Mittelpunkt. Ein besonderer Schwerpunkt liegt 

auf modernen molekularbiologischen Techniken, 

wie DNA-Sequenzierungen, welche die 

Stammesgeschichte widerspiegeln (Abb. 1). 

Untersucht werden Evolutionsprozesse auf 

der Ebene von Individuen, Populationen, Arten 

und höheren systematischen Kategorien. Das 

Forschungsspektrum umfasst zwischenartliche 

Hybridisierung, biogeographische Fragen, wie 

der Einfluss der Eiszeiten auf die Florengeschichte 

Eurasiens und die historische Biogeographie 

der Brassicaceen auf der Südhalbkugel 

[Abb. 2 (links)]. 

Jüngste Forschungsaktivitäten sind an der 

Nahtstelle zwischen Phylogenetik, Evolutionsbiologie, 

Entwicklungsgenetik und Ökologie angesiedelt 

und sollen grundlegende Einsichten in 

die Evolution von adaptiven Merkmalen ermöglichen, 

wie z.B. die genetische Basis und Regu - 

lation von morphologischen Unterschieden im 

Fruchtbau und der Frucht- und Samenausbreitung 

[Öffnungsfrüchte versus Schließfrüchte; 

Abb. 2 (rechts)]. 

Abbildung 2 (links) Polyploide australische Lepidium Arten haben ein hybridogenes, 

bikontinentales Genom: 16 Chromosomen (rot) stammen aus Afrika; 56 Chromosomen 

(grün) sind kalifornischen Ursprungs; Samentransport durch Vögel. 

Abbildung 2 (rechts) Schematischer Fruchtquerschnitt: Regulation der Fruchtöffnung 

durch Entwicklungskontrollgene, die durch eine exakte Ausbildung funktionaler 

Gewebe und Zellen (ÖZ: Öffnungszone) zur Ablösung der Fruchtklappen vom Replum 

und so zur Fruchtöffnung führen.


Dupres, V., Alsteens, D., Wilk, S., 

Hansen, B., Heinisch, J. J., and Dufrênes, 

Y. F. (2009) The yeast Wsc1 

cell surface sensor behaves like a 

nanospring in vivo. Nature Chem. 

Biol. 5, 857-862. 

Heinisch, J. J. (2008) Baker's yeast 

as a tool for the development of 

antifungal drugs which target cell 

integrity - an update. Expert Opin. 

Drug Discov. 3, 931-943. 

Schehl, B., Senn, T., Lachenmeier, 

D., Rodicio, R., and Heinisch, J. J. 

(2007) Contribution of the fermenting 

yeast strain to ethyl carbamate 

generation in stone fruit 

spirits. Appl. Microbiol. Biotechnol. 

74, 843-850. 

Köhli M., Buck S., Schmitz H. P. 

(2008) The function of two closely 

related Rho proteins is determin - 

ed by an atypical switch I region. 

J. Cell Sci. 121, 1065-1075. 

Lengeler J. W., Jahreis K. (2009) 

Bacterial PEP-dependent carbohydrate: 

phosphotransferase systems 

couple sensing and global 

control mechanisms. Contrib Microbiol. 

16:65-87. 

Kontakt 

Prof. Dr. Jürgen Heinisch 

Telefon+49 (0)541 969 2291 

(Sekretariat Frau Schmieding) 

E-Mail: heinisch@biologie.uniosnabrueck.de 

Internet: http://www.uniosnabrueck.de 

20 

Genetik 

AG Genetik 

Genetik pround eukaryotischer Modellorganismen 

Die Ge ne tik be fasst sich mit den Grund la gen der Ver er bung von Ei gen schaf ten, wie etwa 

die der mensch li chen Blut grup pen oder auch von Erb krank hei ten. Die mo der ne Mo le ku - 

lar ge ne tik um fasst da rü ber hi naus Be rei che wie die Klo nie rung ein zel ner Ge ne, die etwa 

für die bio tech no lo gi sche Her stel lung wich ti ger Pro te i ne wie In su lin, In ter fe ron oder 

Wachs tums hor mo nen in Bak te ri en und Pil zen ver wen det wer den kön nen. Als »klas si sche« 

Pro duk ti ons stät ten die nen da bei meist ent we der das Darm bak te ri um E. coli oder die Wein-, 

Bier- und Bä cker he fe Saccharomyces cerevisiae. Zur Vi ta min ge win nung wird auch der Fa - 

den pilz Ashbya gossypii ein ge setzt. Die AG Ge ne tik ver wen det al le drei Mo dell or ga nis men, 

um ei ner seits zu er for schen, wie sich Zel len tei len und da bei ihre Erb in for ma ti on feh ler - 

frei wei ter ge ben. An de rer seits un ter su chen wir, wie Zel len ihre Um ge bung wahr neh men 

und ihren Stoff wech sel den An for de run gen an pas sen. Da bei ste hen so ge nann te Sig nal - 

ket ten im Mit tel punkt, die z. B. in He fe zel len ganz ähn lich ab lau fen wie beim Men schen. 

Feh ler (durch Mu ta ti o nen) in ei nem sol chen In for ma ti ons fluss füh ren da bei häu fig zur 

Krebs ent ste hung. Durch ein ge nau es Ver ständ nis der zu grun de lie gen den Me cha nis men 

kom men wir der Ent wick lung von wir kungs vol len Me di ka men ten ei nen Schritt nä her. Da - 

rü ber hinaus un ter su chen wir den Auf bau der Zell wand von He fen als mög li chen An griffs - 

punkt zur Be kämp fung von Pilz krank hei ten, wie z.B. Candida-In fek ti o nen. Schließ lich er - 

ge ben sich aus un se ren Ar bei ten mit den ver schie den sten He fe ar ten auch di rek te An wen - 

dun gen für die Ver wen dung als Nah rungs- und Fut ter mit tel, so wie den Ein satz in der Weinbe 

rei tung und der Bio e tha nol pro duk ti on. 

So wie sich die klas si sche Ver er bungs leh re auf 

die von Gre gor Men del an Erb sen er forsch te 

Wei ter ga be von Ge nen auf die Nach kom men 

grün det, fußt die mo de rne Ge ne tik auf der Klo - 

nie rung (Iso lie rung) sol cher Ge ne auf klei nen 

DNA-Frag men ten. Dies ge lang zu erst mit Hil fe 

klei ner, ring för mi ger DNA-Mo le kü le, den Plas - 

mi den, so wie den zu ge hö ri gen Werk zeu gen, 

den Re strik ti ons en zy men und DNA-Li ga sen, im 

Darm bak te ri um Esche ri chia coli. Bak te ri en zel - 

len (Pro ka ry on ten) sind deut lich ein fa cher or - 

ga ni siert als etwa un se re mensch li chen Zel len, 

wo fast das ge sam te Erb ma te ri al in Form von 

Chro mo so men in ei nem Zell kern ein ge schlos - 

sen ist (Eu ka ry on ten). 

Wie bei den Bak te ri en han delt es sich auch 

bei der He fe Saccha ro my ces ce re vi si ae um ei - 

nen ein zel li gen Or ga nis mus. Al ler dings ver - 

mehrt er sich nicht durch Zwei tei lung, son dern 

durch Knos pung und ge hört zu den Eu ka ry on - 

ten, mit im Zell kern ein ge schlos se nen Chro mo - 

so men. Ei ne wei te re Ähn lich keit zwi schen He - 

fe und Mensch ist die Fä hig keit zur se xu el len 

Ver meh rung. La bor stäm me von S. ce re vi si ae 

ha ben Zel len mit zwei Paa rungs ty pen (»Mann« 

und »Frau«). Die se kann man kreu zen, wo raus 

je vier ha plo i de Nach kom men her vor ge hen. Ei - 

ne so ge nann te Te tra den a na ly se zeigt die Ver - 

er bung von Ei gen schaf ten nach den Men - 

del'schen Re geln, wie sie auch von der Erb se 

bis zum Men schen gel ten. 

In den letz ten zwei Jahr zehn ten hat sich die 

He fe S. ce re vi si ae zu ei nem zwei ten Stand bein 

der Mo le ku lar ge ne tik (ne ben E. coli) ent wi ckelt: 

Abbildung 1 Der Lebenszyklus der Wein-, Bier- und Bäckerhefe S. cerevisiae mit den verschiedenen Knospungsstadien 

(links), sowie das Ergebnis einer Tetradenanalyse (rechts).

Die Ge nom se quenz der 16 Chro mo so men wur de be reits 

1996 voll stän dig ent schlüs selt und heu te lie gen uns He - 

fe stäm me vor, in de nen je des ein zel ne der über 5000 Ge - 

ne aus ge schal tet (»de le tiert«) wur de. Wir ver wen den sol - 

che und an de re Mu tan ten für die Auf klä rung ei ner Sig nal - 

ket te (»Cell Wall In te gri ty Path way«), die es der He fe zel le 

er mög licht, auf äu ße re Stress-Si tu a ti o nen zu re a gie ren, in - 

dem sie ih re Zell wand ver stärkt. Oh ne ei ne in tak te Zell - 

Abbildung 2 Eine komplexe Signalkette ermöglicht der Hefe den Aufbau 

neuer Zellwand zur Anpassung an Stressbedingungen. Signale an der 

Zelloberfläche werden wahrgenommen und in ein Programm zur Transkription 

von Zielgenen im Zellkern umgesetzt. 

wand plat zen die He fe zel len und ster ben. Au ßer dem un - 

ter su chen wir de tail liert die Pro te i ne, die für die Tren nung 

der Knos pe von der Mut ter zel le (Zy to ki ne se) wich tig sind. 

Dies ge schieht in ei nem eng um schlos se nen Raum (Mi kro - 

kom par ti ment) zwi schen den bei den Zel len, der als Knos - 

pen hals (engl.: »bud neck«) be zeich net wird. 

S. ce re vi si ae wird welt weit zur Al ko hol pro duk ti on, von 

Spi ri tu o sen bis zur Bio e tha nol her stel lung, ver wen det. 

Da bei wer den Zu cker durch den Stoff wech sel weg der Gly - 

ko ly se in E tha nol um ge setzt. Auch die da für ko die ren den 

Ge ne und die zu grun de lie gen den Re gu la ti ons me cha nis - 

men wer den von uns in ten siv un ter sucht. 

Ne ben S. ce re vi si ae gibt es noch vie le an de re He fe ar ten 

mit teil wei se gro ßer in dus tri el ler Be deu tung. Die oben be - 

Abbildung 3A Nach weis bestimmter Proteine bei der Vermehrung von 

Hefezellen am Knospenhals durch Fluoreszenz-Mikroskopie. Hefen vermehren 

sich durch Knospung und schnüren dabei die Tocherzelle ab. Bestimmte 

an diesem Vorgang beteiligte Proteine werden mit einer roten 

Fluoreszenzmarkierung (Myo1) nachgewiesen. Ein Sensor des Zellintegritätsweges 

(Wsc1, oben) bzw. ein die Zellteilung steuerndes Protein (Hof1, 

unten) sind durch die grüne Färbung zu erkennen. Das obere Bild zeigt 

Zeitraffer-Aufnahmen im 5-Minuten-Abstand. 

schrie be nen Un ter su chun gen 

füh ren wir ähn lich auch an der 

Lak to se-ver wer ten den Milch he - 

fe Kluy ve ro my ces lac tis durch 

(mit Be zug zur mensch li chen 

Lak to se-In to le ranz), so wie an Abbildung 4: Pilzhyphe von Ashbya gossypii. 

Links Hellfeld, rechts Zellkerne und Zy- 

der He fe Klo e cke ra a pi cu lata 

toskelettelemente. 

(»A pi cu la tus-He fen« in der 

Wein be rei tung), für die wir erst - 

mals ei ne mo le ku la re Ge ne tik auf bau en konn ten. 

Ein die sen He fen na he ver wand ter, fi la men tö ser Pilz, ist 

Ash by a gos sy pi i, der in der Grup pe von Dr. Hans-Peter 

Schmitz un ter sucht wird. A. gos sy pi i ist ein op por tu nis tisch 

pa tho ge ner Pilz, der Baum woll- und Zi trus pflan zen be fällt, 

hier zu je doch auf die In jek ti on durch an die sen Pflan zen 

sau gen de In sek ten an ge wie sen ist. Ne ben der Ei gen schaft 

der Über pro duk ti on von Ri bo fla vin (Vi ta min B2), die auch 

in dus tri ell ge nutzt wird, be sitzt er ei ni ge Cha rak te ris ti ka 

wie das Wachs tum in lang ge streck ten Fi la men ten und das 

gleich zei ti ge Vor han den sein von meh re ren Zell ker nen in 

ei nem Zell kom par ti ment, die ihn be son ders für Stu di en der 

Re gu la ti on des Zy toske letts in ter es sant ma chen. 

Ob wohl E. coli tra di ti o nell seit Jahr zehn ten mo le ku lar - 

ge ne tisch in ten siv un ter sucht wird, las sen sich an die - 

sem Mo dell sys tem im mer neu e in ter es san te bio lo gi - 

sche Zu sam men hän ge auf klä ren. Die Grup pe um PD 

Dr. Knut Jahreis un ter sucht ins be son de re die Me - 

cha nis men der Koh len hy drat auf nah me und die zu - 

ge hö ri gen Stoff wech sel we ge. Ei ne wich tige Klas se 

von Koh len hy drat trans port sys te men be steht 

aus ei ner Viel zahl von Ein zel kom po nen ten, 

die ne ben ih rer Funk ti on bei der Zu cker - 

auf nah me noch wich ti ge Auf ga ben bei 

der Re gu la ti on des Koh len hy drat stoff - 

Abbildung 5: McConkey-Indi- 

wech sels und der Che mo ta xis, d.h. der kator-Agarplatten helfen bei 

ge ziel ten Be we gung der Bak te ri en in der Analyse von Escherichia 

Rich tung ei nes Lock stoffs, er fül len. Da coli-Mutanten. 

die se Sys te me ge ne tisch sehr leicht zu gäng - 

lich sind, wer den die se Mo del le auch für sys - 

tem bi o lo gi sche Un ter su chun gen zur Si mu la ti on der Stoff - 

wech sel vor gän ge in ei nem le ben den Or ga nis mus ver wen - 

det. Die hie raus ge won ne nen Er kennt nis se hel fen bei der 

Op ti mie rung von in dus tri ell ge nutz ten Pro duk ti ons stäm - 

men, bei spiels wei se bei der Her stel lung von A mi no säu ren. 

Abbildung 3B zeigt Zeitraffer-Aufnahmen im 5-Minuten-Abstand. 

Genetik 

21


Chakravortty, D., Rohde, M., Jager, 

L., Deiwick, J., and Hensel, M. 

(2005). Formation of a novel surface 

structure encoded by Salmonella 

Pathogenicity Island 2. EMBO 

J 24, 2043-2052. 

Gerlach, R.G., Claudio, N., Rohde, 

M., Jäckel, D., Wagner, C., and Hensel, 

M. (2008). Cooperation of Salmonella 

pathogenicity islands 1 

and 4 is required to breach epithelial 

barriers. Cell Microbiol 10, 

2364-2376. 

Husseiny, M.I., Wartha, F., and 

Hensel, M. (2007). Recombinant 

vaccines based on translocated effector 

proteins of Salmonella Pathogenicity 

Island 2. Vaccine 25, 

185-193. 

Ballhausen B., Altendorf K., and 

Deckers-Hebestreit, G. (2009) Constant 

c10 ring stoichiometry in the 

Escherichia coli ATP synthase analyzed 

by cross-linking. J Bacteriol 

191, 2400-2404. 

Rajashekar, R., Liebl, D., Seitz, A., 

and Hensel, M. (2008). Dynamic 

remodeling of the endosomal 

system during formation of Salmonella-induced 

filaments by intracellular 

Salmonella enterica. 

Traffic 9, 2100-2116. 

Kontakt 

Abt. Mikrobiologie, Sekretariat 

Telefon: +49 (0)541 969 3941 

Fax: -3942 


Prof. Dr. Michael Hensel 

Telefon: +49 (0)541 969 3940 E- 

Michael.Hensel@biologie. uniosnabrueck.de 

Dr. Gabriele Deckers-Hebestreit 

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Gabriele.Deckers-Hebestreit@ 

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Dr. Jörg Deiwick 

Telefon: +49 (0)541 969 2855, 

Jörg.Deiwick@biologie.uniosnabrueck.de 

22 

Mikrobiologie 

AG Mikrobiologie 

Zelluläre und Molekulare Mikrobiologie 

Die Abteilung Mikrobiologie untersucht molekulare Funktionen bakterieller Zellen. Dabei 

interessieren uns Fragestellungen der Pathogenität von Bakterien wie auch grundlegende 

Zellfunktionen wie der Aufbau komplexer molekularer Maschinen. 

Höhere Organismen wie der Mensch sind im ständigen Kontakt mit Mikroorganismen 

und viele Bereiche des Körpers sind mit Mikroorganismen besiedelt. Während diese Koexistenz 

in der Regel unbemerkt abläuft, können einige Mikroorganismen Krankheiten hervorrufen. 

Am Modellorganismus Salmonella enterica, einem darmpathogenen Bakterium, 

untersucht die Arbeitsgruppe die zellulären und molekularen Mechanismen der Krankheitsentstehung. 

Die genaue Kenntnis bakterieller Virulenzfaktoren kann die zukünftige 

Entwicklung neuer Ansätze zur Prävention, Diagnose und Therapie von Infektionserkrankungen 

ermöglichen. Mit Blick auf die zunehmende Resistenz von Bakterien gegen Antibiotika 

ist besonders die Entwicklung neuer Therapieansätze wichtig. 

Salmonellen können durch gentechnische 

Verfahren so verändert werden, 

dass sie als Träger für Impfstoffe genutzt 

werden können. Unsere Arbeitsgruppe 

arbeitet an der Erzeugung von 

rekombinanten Lebendimpfstoffen zum 

Schutz gegen Infektionen, wie auch zur Therapie 

von Tumoren (siehe Husseiny et al., 

2007). 

Die Virulenzleistungen pathogener Bakterien 

werden häufig von Genen in Pathogenitätsinseln 

kodiert, die im Fall von Salmonellen 

als ›Salmonella Pathogenicity Island‹ 

oder SPI bezeichnet werden. Als darmpathogene 

Erreger, treten Salmonellen über diverse 

Adhäsionsfaktoren in engen Kontakt 

mit Wirtszellen und sind in der Lage, nichtphagozytische 

Zellen des Wirtsorganismus 

zu invadieren, z.B. Epithelzellen des Darms 

(siehe Gerlach et al., 2008). Zudem sind Salmonellen 

fakultativ intrazelluläre Bakterien, 

die in einem besonderen Membrankompartiment 

überleben und replizieren können. 

Abbildung 1 Interaktion von Salmonellen mit Epithelzellen. 

Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen 

zeigen die Adhäsion an die Zelloberfläche und 

die Invasion durch Salmonellen (rot pseudo-koloriert) 

Unter den zahlreichen SPI sind SPI1 und SPI4 

von besonderer Bedeutung für die Fähigkeit 

von extrazellulären Bakterien zur Adhäsion 

an polarisierte Epithelzellen und deren Invasion, 

während SPI2 und SPI3 für intrazelluläre 

Funktionen von entscheidender Bedeutung 

sind. Wir untersuchen die molekularen 

Mechanismen der Manipulation von Vorgängen 

in Wirtszellen durch bakterielle Virulenzproteine. 

Pathogene Bakterien benutzen diverse 

Systeme zur Sekretion von Proteinen. Mittels 

der komplex aufgebauten Typ-III-Sekretionssyteme 

(T3SS) können Bakterien Virulenzproteine 

direkt in Zellen des Wirts zu injizieren. 

Dabei benutzen Salmonellen T3SS zur

Abbildung 2: Intrazelluläre Virulenzleistungen 

von Salmonellen. Epithelzellen 

wurden mit Salmonellen (grün) infiziert 

und die Bakterien liegen nach Invasion 

intrazellulär vor. Ein spät-endosomales 

Protein der Wirtszelle (LAMP- 

1) wurde rot markiert. Virulente Salmonellen 

(links), nicht aber ein attenuierter 

Mutanten-Stamm (rechts) induzieren 

schlauchartige Veränderungen der 

endosomalen Membranen der Wirtszelle. 

Wildtyp 

Umsteuerung von normalen Zellfunktionen der Wirtszelle, 

was zur Invasion von Zellen führt. Zudem benut- 

frühe 

Endosomen 

späte 

Endosomen 

Lysosomen 

EEA-1 

Igp 

CatD 

ROI 

RNI 

TfR 

V-ATPase 

M6PR 

pH 4-5 

SIF 

SCV 

Mutante 

Abbildung 3: Zellbiologie intrazellulärer Salmonellen (grüne Symbole). Die 

Schritte der Reifung der Erreger-haltigen Vakuole sind dargestellt. 

? 

Mikrotubuli 

zen die intrazellulären Erreger ein 

weiteres T3SS, um den Vesikeltransport 

der Wirtszelle zu verändern und 

eine intrazelluläre Vermehrung zu ermöglichen 

(siehe Rajashekar et al., 

2008). Die Arbeitsgruppe untersucht 

zudem den Aufbau von T3SS (siehe 

Chakravortty et al., 2005). 

Die Synthese bzw. Hydrolyse von 

ATP, der Energiewährung aller Zellen, 

erfolgt durch die ATP-Synthase (FOF1), 

einer rotatorischen Maschine mit 

zwei Motoren, die elektrochemische 

Energie über mechanische Prozesse 

in chemische Energie wandelt. Ausgehend vom detaillierten 

Kenntnisstand der Nanostruktur und des Katalyse-Mechanismus 

von FOF1 untersuchen wir die Assemblierung 

des Enzymkomplexes in Escherichia coli, der 22 

lösliche und membranintegrale Untereinheiten miteinander 

kombiniert. Dabei gilt es zu klären, ob die Untereinheiten 

sequentiell eingebaut werden oder ob einzelne 

Subkomplexe vorgeformt und dann zu einem Gesamtkomplex 

zusammen gefügt werden. Parallel dazu 

untersuchen wir mit fluoreszenzmikroskopischen Techniken 

die Verteilung und Dynamik der ATP Synthase in 

der cytoplasmatischen Membran und suchen nach 

möglichen Interaktionspartnern. 

Membran 

Zielzelle 

bakterielle 

Zellhülle 

Effektorproteine 

Abbildung 4: Modell (links) und Ultrastruktur (rechts) eines Typ-III-Sekretionssystems. 

Diese Systeme weisen einen Nadel-förmigen Aufbau auf und können Proteine aus 

dem Zytoplasma der Bakterienzellen in das Zytoplasma der Wirtszelle translozieren. 

Die so injizierten Effektorproteine können diverse Funktionen eukaryontischer Zellen 

manipulieren. 

45 nm 

˜ 

30 nm 

8 nm 

16 nm 

27 nm 

Mikrobiologie 

23 

13


Appelhans T, Beutel O, Richter C, 

Hess S, Piehler J, Busch KB (in 

prep), Trapped in cristae: tracking 

and precise localization of single 

respiratory complexes in the inner 

mitochondrial membrane in living 

cells. 

Muster B, Kohl W, Wittig I, Strecker 

V, Joos F, Haase W, Bereiter- 

Hahn J, Busch K, Respiratory 

chain complexes in dynamic mitochondria 

display a patchy distribution 

in life cells. PLoS One 5: 

e11910 

Sukhorukov VM, Dikov D, Busch K, 

Strecker V, Wittig I, Bereiter-Hahn 

J, Determination of protein mobility 

in mitochondrial membranes 

of living cells. Biochim Biophys 

Acta 1798: 2022-2032 

Busch KB, Bereiter-Hahn J, Wittig 

I, Schagger H, Jendrach M (2006), 

Mitochondrial dynamics generate 

equal distribution but patchwork 

localization of respiratory Complex 

I. Mol Membr Biol 23: 509- 

520 

Kontakt 

Junior-Prof. Dr. Karin Busch 

Tel.: +49 (0)541 969 2868 

E-Mail: busch_k@biologie.uniosnabrueck.de 

Internet: 


24 

Mitochondriale Dynamik 

AG Mitochondriale Dynamik 

Raum/zeitliches Verhalten von Atmungskomplexen 

Mitochondrien sind Zellorganellen, die gemeinhin als Kraftwerke der Zelle bekannt sind, da 

ihre Hauptaufgabe die ATP Synthese, also die Bereitstellung der zelleigenen Energie-Währung, 

ist. Sie kommen in jeder eukaryontischen Zelle vor und spielen im normalen Zell-Leben 

eine entscheidende Rolle. Nun sind Mitochondrien nicht statische, singuläre Entitäten, sondern 

bilden eine dynamische und interaktive Population, die im ständigen Austausch steht 

und dadurch flexibel auf unterschiedliche Energieansprüche der Zelle reagieren kann. Zudem 

ist die Dynamik Teil einer Qualitätskontrolle. Die AG Mitochondriale Dynamik untersucht die 

direkten Auswirkungen dieser Dynamik auf die Verteilung und Funktionalität von Atmungskettenkomplexen, 

die für die ATP Synthese wichtig sind. Dabei bedienen wir uns vor allem 

hochauflösender Mikroskopie-Methoden, um die raum/zeitliche Dynamik von Mitochondrienproteinen 

in der lebenden Zelle zu verfolgen. 

Mitochondrien haben – neben der ATP-Synthese 

– andere wichtige metabolische Funktionen 

wie die Oxidation von Substraten im 

Zitratsäure-Zyklus, die β-Oxidation von Fettsäuren 

oder die Synthese von katalytischen 

Fe-S -Zentren. Sie sind Ca2+-Speicher und 

damit a Ca2+-vermittelten Signaltransduktionswegen 

direkt beteiligt, sind die Hauptpro- 

Durchmischung in % 

A 

B 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Stress 

10µm 10µm 

Abbildung 1 zeigt wie mitochondriale Dynamik zur 

Formveränderung einerseits und zur Durchmischung 

von Neuverteilung von Proteinen andererseits führen 

kann. 

A) Normalerweise liegen Mitochondrien als tubuläres 

Netzwerk in der Zelle vor. Einzelne kleine und runde 

Mitochondrien sind selten. Bei Stress reagieren Mitochondrien 

empfindlich und zerfallen häufig in kleinere 

Fragmente. Diese sind noch funktional, durch ihre 

kleine Form mobiler und können nach Wegfall des 

Dynamik von Mitochondrien 

0 20 40 60 80 100 120 140 160 

Zeit (min) 

duzenten reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) 

und spielen bei bestimmten Formen des Zelltodes 

(Apoptose) eine zentrale Rolle. Eine 

Schädigung hat schwerwiegende Konsequenzen, 

die im schlimmstenfalls zum Zelltod und 

auf organismischer Ebene zum Verlust von 

Geweben führen kann. Besonders drastisch 

äußert sich dies bei neurodegenerativen 

Stressfaktors oder durch Adaption durch erhöhte Fusion 

wieder ein Netzwerk bilden. 

B) Unter normalen Umständen dauert die vollständige 

Durchmischung von Atmungs-Komplexen zwischen 

allen Mitochondrien der Zelle ungefähr 2-3 Stunden. 

Um dies zu messen, wird ein Teil der Mitochondrien 

durch Fotokonvertierung fluoreszenter Proteine anders 

eingefärbt (rot) und die Zeit bis zur Komplettdurch - 

mischung mit der Population der anderen Farbe (grün) 

durch Aufnahme einer Zeitserie bestimmt.

A 

B 

C 

D 

H + 

H + 

Abbildung 2 zeigt fusionierte Mitochondrien mit teilweiser Mischung von Atmungs-Komplexen. 

A) Fusionierte Mitochondrien zeigen eine Art Streifenmuster der Atmungs-Komplex-Verteilung. 

B) Komplexe der mitochondrialen Atmungskette. 

C) Antikörperfärbung von Atmungskomplexen in fusionierten Mitochondrien in 

Elektronen-Mikroskopie-Schnitten. 

D) Lokalisation und Mobilität von Komplex II in Mitochondrien. 

e + 

O 2 

H 2O 

ADP 

H 

cyt. c 

+ H + 

H + 

ATP 

MATRIX 

IMS 

2 µm 

Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson, wo der 

Dysfunktion von Mitochondrien eine zentrale Bedeutung 

beizumessen ist. 

Seit wenigen Jahren ist bekannt, dass Mitochondrien 

dynamisch sind, sich durch die Zelle bewegen, 

aufeinander treffen, fusionieren und sich 

wieder teilen. Das Verhältnis von Fusion und Teilung 

bestimmt ihre Form: Erhöhte Fusion führt zu 

langen tubulären mitochondrialen Netzwerken 

während ein Anstieg der Teilungsrate, z. B. bei 

Stress, kurze, fragmentierte Mitochondrien hervorbringt 

(Abb. 1A). Normalerweise besteht ein dynamisches 

Gleichgewicht zwischen tubulären und 

punktartigen Formen. Diese Dynamik erlaubt nun 

auf verschiedenen Ebenen eine erhöhte Flexibilität: 

Zum einen ist der Transport von kurzen Mitochondrien 

über zelluläre Autobahnen, die Mikrotubuli, 

an Stellen hohen Energieverbrauchs möglich, 

zum anderen spielt die Dynamik bei der Qualitätskontrolle 

eine entscheidende Rolle. Durch die 

intramitochondriale ROS-Produktion werden Mitochondrien 

selbst geschädigt. Die Fusion (und 

Teilung) der Mitochondrien mildert nun die Anhäufung 

von Schäden ab, indem sie einen Austausch 

von Komponenten ermöglicht (Abb. 1B). Zu 

stark geschädigte Mitochondrien können nicht 

mehr fusionieren und werden nach Verschmelzen 

mit Lysosomen abgebaut und recycled. Im Alter 

und bei verschiedenen Krankheiten sind die Dynamik 

der Mitochondrien und damit der Austausch 

reduziert. Dies führt zu einer Überhandnahme dysfunktionaler 

Mitochondrien. Damit ist die Energieversorgung 

der Zelle nicht mehr gewährleistet und 

das Signal für den intrinsischen Weg der Apoptose 

– des Zelltodes – ist in Gang gesetzt. 

Wir versuchen in der AG Mitochondriale Dynamik 

die direkten Auswirkungen der Fusions- und 

Teilungsaktivität von Mitochondrien auf die Neu- 

Verteilung von Proteinen nachzuvollziehen. Dabei 

interessiert uns vor allem die exakte räumliche 

Anordnung von Komplexen der Atmungskette in 

Mikrokompartimenten der Mitochondrien sowie 

ihre Mobilität in Membranen (Abb. 2) um den Zusammenhang 

von mitochondrialer Heterogenität, 

Funktion und Dynamik besser zu verstehen. 

25 

Mitochondriale Dynamik


Hunke, S., Keller, R., Müller, V. S. 

(2012) Signal integration by the 

Cpx-envelope stress system. FEMS 

Microbiol Lett. 326, 12 - 22 

Zhou, X., Keller, R., Volkmer, R., 

Krauß, N., Scheerer, P., and Hunke, 

S. (2011) Structural basis for twocomponent 

system inhibition and 

pilus sensing by the auxiliary CpxP 

protein. J. Biol. Chem. 286, 9805 - 

9814 

Müller, V. S., Jungblut, P. R., Meyer, 

T. F., and Hunke, S. (2011) Membrane-SPINE: 

An improved method 

to identify protein-protein 

interaction partners of membrane 

proteins in vivo. Proteomics 11, 

2124 - 2128 

Fleischer, R., Heermann, R., Jung, 

K., and Hunke, S. (2007) Purification, 

reconstitution, and characterization 

of the CpxRAP envelope 

stress system of Escherichia coli. 

J. Biol. Chem. 282, 8583 - 8593 

Kontakt 

Junior-Prof. Dr. Sabine Hunke 

Universität Osnabrück 

FB 5 – Molekulare Mikrobiologie 

Barbarastraße 11 


Tel.: +49 (0)541 969-7141 

E-Mail: sabine.hunke@ 

biologie.uni-osnabrueck.de 

Internet: 


26 

Molekulare Mikrobiologie 

AG Molekulare Mikrobiologie 

Stressantwort bei Enterobakterien 

Bakterien sind permanenten Veränderungen ihrer Umgebung ausgesetzt. So müssen sich pathogene 

Darmbakterien (Enterobakterien) im menschlichen Körper orientieren können, um 

einerseits das generelle Überleben zu sichern und andererseits die verschiedenen Schritte 

einer Infektion zu koordinieren. Dazu bedarf es hoch spezifischer Signalsysteme, die das für 

die Veränderung charakteristische Signal erkennen, die Information in das Innere der Zelle 

leiten und dort in eine Antwort umsetzen. Bei Bakterien dominieren hierzu Zweikomponentensysteme. 

Interessanterweise sind Zweikomponentensysteme bisher nicht bei höheren Eukaryonten 

identifiziert worden und werden daher als mögliches Angriffsziel für neue Antibiotika 

angesehen. Im Zuge dessen nimmt die Suche nach Wirkstoffen gegen sie heute eine 

zentrale Rolle ein. 

Wir untersuchen mit dem Cpx-Stresssystem 

ein für die Virulenz von Darmbakterien 

wichtiges Zweikomponentensystem. Es besitzt 

neben der membranständigen Sensorkinase 

CpxA und dem Antwortregulator CpxR 

zusätzlich das periplasmatische Protein CpxP 

(Abb. 1) (siehe Hunke et al., 2011). Die Reiz- 

Abbildung 1 Das Cpx-Stress-Signalsystem: Das Cpx- 

System gehört zu den Zweikomponentensystemen und 

besteht aus der Sensorkinase CpxA und dem Antwortregulator 

CpxR. Verschiedene Stresssignale führen zur 

Phosphorylierung von CpxA, das den Phosphatrest auf 

leitung erfolgt dabei über eine Phosphorylierungskaskade. 

Im Zuge eines positiven Reizes 

phosphoryliert CpxA zunächst sich selbst und 

überträgt dann den Phosphatrest auf CpxR. 

Das dadurch aktivierte Protein kann so in der 

Funktion eines Transkriptionsfaktors die Expression 

von Zielgenen modulieren. Zu diesen 

CpxR überträgt. Das so aktivierte CpxR kann nun 

unterschiedliche Zellfunktionen regulieren. Das zusätzliche 

Protein CpxP hemmt CpxA und dient als Sensor 

für einige fehlgefaltete Proteine.

Abbildung 2 Membrane-SPINE: Für viele biologische Prozesse sind 

Membranproteine essentiell. Membranproteine arbeiten vor allem in 

Komplexen. Um das Zusammenspiel in solchen Komplexen besser verstehen 

zu können, benötigt man Methoden, um die direkte Interaktion 

zwischen Membranproteinen nachzuweisen. Für diese Anwendung 

haben wir die Methode »Membrane- Strep-tagged protein interaction 

experiment« (Membrane-SPINE) entwickelt (siehe Müller et al., 2011). 

Membrane-SPINE nutzt die Fähigkeiten des Proteinvernetzers (crosslinkers) 

Formaldehyd, Membranen zu penetrieren und alle Proteine 

Zielgenen zählen neben Faltungshelfern (Chaperonen) 

und Proteasen vor allem Oberflächenstrukturen, die für 

die Anheftung an und die Invasion in Wirtszellen, aber 

auch beim Kampf gegen das Immunsystem essentiell 

sind. Hierzu zählen z. B. beide Typ 3 Sekretionssysteme 

von Salmonella enterica serovar Typhimurium. 

Außerdem kann CpxA phosphoryliertes CpxR ebenfalls 

dephosphorylieren und so die Antwort der Bakterien auf 

ein Signal besser ausbalancieren. Zu den Signalen, die das 

Cpx-System erkennt, gehören neben pH-Stress, Salz- 

Stress, Schwermetallen, der Lipidzusammensetzung der 

inneren Membran und verschiedenen aggregierte Proteinen, 

auch die Anheftung an Oberflächen und menschliche 

Hormone (Adrenalin). Darüber hinaus wird das Sys- 

miteinander zu verknüpfen, die sich in physikalischer Nähe zueinander 

befinden (a). Diese Verknüpfung bleibt auch während der Reinigung 

des mit einem Strep-tag versehenen Membranproteins stabil (b). Die 

Verknüpfung zwischen dem Membranprotein (bait) und co-gereinigten 

Proteinen (prey) wird durch einfaches Kochen wieder gelöst. Mit Hilfe 

einer SDS-PAGE werden die Proteine voneinander getrennt (c) und vermutete 

Interaktionspartner können durch Immunoblotting nachgewiesen 

(d) bzw. unbekannte Interaktionspartner durch massenspektroskopische 

Analysen identifiziert werden (e). 

tem negativ durch das lösliche CpxP Protein moduliert 

(siehe Fleischer et al., 2007), welches als zusätzlicher 

Sensor für einige Signale fungiert (Abb. 1) (siehe Zhou et 

al., 2011). 

In vergleichenden Studien, untersuchen wir mittels 

molekularbiologischer, biochemischer (Abb. 2) und biophysikalischer 

Methoden sowohl die Strukturen und Mechanismen 

zur Signalerkennung und Signalleitung als 

auch die Funktion für die Virulenz des Cpx-Zweikomponentensystems 

aus den Modellorganismen Escherichia 

coli und Salmonella enterica. 

27 

Molekulare Mikrobiologie


Gauthier-Kemper, A., Weissmann, 

C., Golovyashkina, N., Sebö-Lemke, 

Z., Drewes, G., Gerke, V., Heinisch, 

J.J., and Brandt, R. (2011) The frontotemporal 

dementia mutation 

R406W blocks tau’s interaction 

with the membrane in an annexin 

A2-dependent manner. J. Cell Biol., 

in press. 

Bakota, L., and Brandt, R. (2009) 

Live cell imaging in the study of 

neurodegeneration. Int. Rev. Cell 

Mol. Biol. 276:49-103. 

Tackenberg, C., and Brandt, R. 

(2009) Divergent pathways mediate 

spine alterations and cell 

death induced by amyloid-β, wildtype 

tau, and R406W tau. J. Neurosci. 

29, 14439-50. 

Weissmann, C., Reyher, H.J., Gauthier, 

A., Steinhoff, H.J., Junge, W., 

and Brandt, R. (2009) Microtubule 

binding and trapping at the tip of 

neurites regulate tau motion in living 

neurons. Traffic 10, 1655-68. 

Lüdemann, N., Clement, A., Hans, 

Volkmar, H., Leschik, J., Behl, C., and 

Brandt, R. (2005) O-Glycosylation 

of the tail domain of neurofilament 

protein M in human neurons 

and in spinal cord tissue of a rat 

model of amyotrophic lateral sclerosis 

(ALS). J. Biol. Chem. 

280:31648-31658. 

28 

Neurobiologie 

AG Neurobiologie 

Molekulare Mechanismen der Alzheimerschen Erkrankung 

Bei der Alzheimerschen Erkrankung kommt es zu immensen Gedächtnisstörungen, wodurch 

vor allem das Langzeitgedächtnis beeinträchtigt wird. Erkrankte können sich zum Beispiel 

nicht mehr erinnern, wo sie wohnen, oder sie erkennen ihre Angehörigen nicht mehr. Die 

Ursache liegt in einer Störung der Kommunikation zwischen den Nervenzellen, an den sogenannten 

Synapsen. Im Verlauf der Alzheimererkrankung kommt es dann zu einem massiven 

Absterben von Nervenzellen, die anfänglichen Gedächtnisstörungen entwickeln sich 

hin zu einem vollständigen Gedächtnisverlust. Die Krankheit, an der allein in Deutschland 

mehr als eine Million Menschen leiden, ist bisher nicht ursächlich behandelbar. 

Ein großer Teil der Arbeitsgruppe konzentriert 

sich darauf, die molekularen und zellulären 

Vorgänge besser zu verstehen, die dem Krankheitsverlauf 

zugrunde liegen. Eine wesentliche 

Rolle spielt dabei ein Protein des neuronalen 

Zellskeletts, das Tau Protein. Tau, das normalerweise 

im axonalen Kompartiment einer Nervenzelle 

angereichert ist, verteilt sich im 

Krankheitsverlauf um und bildet Aggregate – 

die sogenannten Alzheimerfibrillen – im Zellkörper 

und in den Dendriten der Neurone. 

Nach dem aktuellen Stand der Forschung führen 

diese Veränderungen dazu, dass die Nervenzellen 

absterben. In Kooperation mit der 

Arbeitsgruppe von Dr. Gloria Lee (Harvard Medical 

School, Boston, USA) konnte in der Arbeitsgruppe 

gezeigt werden, dass das Tau Protein 

eine Rolle als Verbindungsglied zwischen 

dem neuronalen Zellskelett und der Zellmembran 

spielt. Veränderungen von Tau, wie sie typisch 

für die Alzheimersche Krankheit sind, 

führen dazu, dass Tau diese Funktion nicht 

mehr wahrnehmen kann. Dies trägt vermutlich 

zu einer Umverteilung von Tau und zu einer 

Desta bilisierung der 

betroffenen Nervenzelle 

bei. Zudem 

konnte in der Arbeitsgruppe 

ge zeigt werden, 

dass Veränderungen, 

bei der krank - 

heits ty pi sche Modifikationen 

von Tau Protein 

simuliert werden, 

toxisch auf die Nervenzellen wirken und einen 

programmierten Zelltod auslösen. 

Um die molekularen Wechselwirkungen bei 

der Entwicklung der Krankheit aufzuklären, 

wurden diese Erkenntnisse genutzt und verschiedene 

Zellkulturmodelle entwickelt, die 

wesentliche Aspekte der Krankheit abbilden 

und »live« eine Beobachtung der Krankheitsentwicklung 

mittels moderner bildgebender 

Verfahren ermöglichen. Dabei sind wir in der 

Lage, Veränderungen auf der Ebene synaptischer 

Kontakte zwischen einzelnen Nervenzellen 

sichtbar zu machen. In interdisziplinärer 

Zusammenarbeit haben hier auch Wissenschaftler 

aus der Physik, der Genetik und der 

Mathematik beigetragen. Diese Modelle bieten 

die Grundlage dafür, Möglichkeiten zu testen, 

die pathologischen Vorgänge zu verhindern 

oder zumindest zeitlich zu verzögern. Es besteht 

die Hoffnung, dass dies für die Entwicklung 

therapeutischer Strategien zur Behandlung 

der Alzheimerschen Erkrankung von 

Bedeutung sein wird. 

Abbildung 1 Nervenleuchten im Gehirn (links). Mit einem speziellen Verfahren wurden einzelne 

Nervenzellen in einem Hirnschnitt zum Fluoreszieren gebracht. Dies ermöglicht eine »live« Beobachtung 

der Nervenzellen unter dem Mikroskop zur Untersuchung degenerativer Veränderungen. 

Nervenzellen in einem authentischen nervösen Umfeld (rechts). Die experimentelle Anordnung 

erlaubt es, die Schaltung von Nervenzellen sichtbar zu machen.

Das Zellskelett bei der Entwicklung und beim Altern von Nervenzellen 

Nervenzellen sind auf Informationsübertragung über große Distanzen spezialisiert und 

haben zu diesem Zweck eine einzigartige zelluläre und molekulare Architektur ausgebildet. 

Dies erfordert ausgefeilte Mechanismen, wie die Nervenzellen ihre Zielstrukturen finden. 

Gleichzeitig macht es Nervenzellen aber auch anfällig für molekulare Veränderungen, wie 

sie beim Altern auftreten. 

Nervenzellen sind auf Informationsübertragung 

über große Distanzen spezialisiert 

und haben zu diesem 

Zweck eine einzigartige 

zelluläre und molekulare 

Architektur 

ausgebildet. Dies 

erfordert ausgefeilteMec 

h a n i s m e n , 

wie die Ner - 

venzellen ihre 

Zielstrukturen 

finden. Gleichzeitig 

macht es 

Nervenzellen aber 

auch anfällig für molekulare 

Veränderungen, wie 

sie beim Altern auftreten. 

Die Abteilung untersucht die Rolle des neuronalen 

Zellskeletts als der hauptsächlichen 

intrazellulären Determinanten der Morphologie 

von Nervenzellen. Dazu wurde eine Reihe 

von neuen monoklonalen Antikörpern entwickelt, 

die als molekulare Werkzeuge eingesetzt 

werden können, um einzelne Strukturen des 

Zellskeletts zu detektieren und Veränderungen 

bei der Entwicklung und beim Altern festzustellen. 

Einer der Antikörper, der mittlerweile 

von der Arbeitsgruppe an ein Unternehmen 

auslizensiert wurde, erkennt zum Beispiel ein 

Protein mit dem Namen Gravin, das bei der 

Autoimmunkrankheit Myasthenia gravis und 

möglicherweise auch beim Ausbilden von Zellverzweigungen 

beteiligt ist. Ein weiterer Antikörper 

erkennt eine spezielle Modifikation 

eines Neurofilamentproteins. Diese Modifikation, 

die sogenannte O-Glykosylierung, ist bei 

Krankheiten wie der amyotrophen Lateralsklerose 

(ALS) reduziert. In Zusammenarbeit mit 

der Arbeitsgruppe von Dr. Cheng-Xin Gong 

(New York State Institute for Basic Research 

in Developmental Disabilities, Staten Island, 

USA), konnte gezeigt werden, 

dass diese Modifikation auch 

bei der Alzheimerschen Erkrankung 

und vermutlich 

auch bei normalen Alterungsvorgängen 

fehlreguliert ist. 

In einer Kooperation 

mit dem Institut 

für Chemie (Osna- 

Abbildung 2 Nervenzelle mit »Alz - 

heimerfibrillen« (dunkle Strukturen) im 

Gehirn eines Alzheimer-Patienten im fortgeschrittenen 

Stadium der Krankheit. Nach 

dem aktuellen Stand der Forschung führen die 

Fibrillen zum Absterben der Nervenzellen und zum fortschreitenden 

Gedächtnisverlust. 

brück) werden diese Antikörper als Werkzeug 

verwendet, um neue biologisch aktive Moleküle 

zu identifizieren, die die Entwicklung von 

Nervenzellen fördern. Die Hoffnung ist, dass 

solche Moleküle bei stammzelltherapeutischen 

Ansätzen zur Therapie von Alterskrankheiten 

von Nutzen sein werden. 

Abbildung 3 Eine einzelne menschliche 

Nervenzelle (rot) auf einem Teppich 

von Gliazellen. Mit Hilfe neuer 

Antikörper können die Entwicklung 

und Alterung von Nervenzellen sichtbar 

gemacht werden. 

Kontakt 

Prof. Dr. Roland Brandt 

Neurobiologie der 


Barbarastrasse 11 


Telefon: +49 (0)541 969 2338 

Fax: +49 (0)541 969 2354 

E-Mail: brandt@biologie.uniosnabrueck.de 


Wissenschaftliches Personal: 

Prof. Dr. Roland Brandt, 

Apl. Prof. Dr. Gunnar Jeserich, 

Dr. Lidia Bakota, 

Anne Gauthier-Kemper, 

Nataliya Golovyashkina, 

Katrin Klempahn, 

Katharina Moschner, 

Dennis Prieß, Karolin Selle, 

Fred Suendermann 

Nicht-wissenschaftliches 

Personal: 

Dr. Wilfried Hamann, Henning 

Borgstädde, Bettina Flenker, 

Angelika Hilderink 

Neurobiologie 

29


Exeler, N., Kratochwil, A. & Hochkirch, 

A. (2010) Does recent habitat 

fragmentation affect the population 

genetics of a heathland 

specialist, Andrena fuscipes (Hymenoptera: 

Andrenidae)? Conservation 

Genetics 11,1679–1687 


A. (2009) Restoration of riverine 

inland sand dunes: Implications 

for the conservation of 

wild bees (Apoidea). Journal of 

Applied Ecology 46,1097-1105 


A. (2008) Strong genetic exchange 

among populations of a 

specialist bee, Andrena vaga (Hymenoptera: 

Andrenidae). Conservation 

Genetics 9, 1233-1241 

Kratochwil, A., Beil, M. & Schwabe, 

A. (2009 ) Complex structure of 

pollinator-plant interaction-webs: 

random, nested, with gradients or 

modules? Apidologie 40, 634-650 

Kratochwil, A., Stroh, M., Dittrich, 

S. & Remy, D. (2009) Binnendünen-Restitution 

im Auengebiet 

der Hase (Niedersachsen), eine Bilanz 

nach 7 Jahren. BfN-Schriftenreihe 

Naturschutz und Biologische 

Vielfalt 73, 93-107 

Kontakt 

Prof. Dr. Anselm Kratochwil 

Dr. Dominique Remy 

Dr. Nina Exeler 

Telefon: +49 (0)541 969 2836 

(Sekretariat Birte Pahlmann) 

E-Mail: kratochwil@biologie.uniosnabrueck.de 

E-Mail: remy@biologie.uniosnabrueck.de 

E-Mail: exeler@biologie.uniosnabrueck.de 

E-Mail: pahlmann@biologie.uniosnabrueck.de 


30 

Ökologie 

AG Ökologie 

Die Ökologie beschäftigt sich mit den Beziehungen von Organismen untereinander und 

mit ihrer Umwelt. Zwischen den verschiedenen Umweltfaktoren und den Organismen- 

Populationen bestehen in Ökosystemen vielfältige und komplexe Beziehungsgefüge. In der 

AG Ökologie konzentrieren wir uns auf die Erforschung von Vernetzungsstrukturen innerhalb 

von Biozönosen. Als Modellobjekt dienen Wildbienen, die als besonders artenreiche 

Tiergruppe eng an ein spezifisches Nahrungspflanzen-Spektrum gebunden sind. Neben 

Blütenpflanzen-Wildbienen-Netzwerken untersuchen wir auch Ausbreitungsphänomene 

ausgewählter Wildbienenarten in Zusammenhang mit populationsgenetischen Aspekten. 

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt im Bereich der Renaturierungsökologie. Hierbei 

geht es im Speziellen um die Wiederherstellung von ehemals weit verbreiteten, jedoch 

heute stark gefährdeten Auenlandschaften mit Flutrasen-Binnendünen-Vegetationskomplexen, 

die eine hohe biologische Diversität aufweisen. Es werden wissenschaftliche Grundlagen 

erarbeitet, die es ermöglichen, in einst intensiv landwirtschaftlich genutzten Gebieten 

Lebensgemeinschaften nach der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie der Europäischen Union 

wieder zu etablieren. 

Blütenpflanzen-Wildbienen-Netzwerke 

Geschachtelte Netzwerke zwischen Pflanzenund 

Wildbienenarten garantieren das Überleben 

seltener und spezialisierter Arten. Nach 

der Nested-Subset-Hypothese nutzen seltene 

und spezialisierte Blütenbesucher weit verbreitete 

und auf einen großen Blütenbesucherkreis 

eingerichtete Pflanzenarten. Das 

Gleiche gilt für seltene und spezialisierte 

Pflanzenarten. Zahlreiche Untersuchungen 

zeigen, dass eine solche Schachtelung 

schwer nachweisbar ist. Hingegen konnte 

gezeigt werden, dass in vielen Fällen Blütenpflanzen-Wildbienen-Netzwerkemodularisiert 

sind (Abbildung 1). Hierbei spielen 

einzelne dominante Pflanzenarten, die die 

Haupt-Blütentypen repräsentieren, eine 

entscheidende Rolle. Real vorkommende 

Netzwerke haben einen hohen Grad an 

Komplexität. Durch eine Modularisierung 

wird das Aussterben lokal seltener Bienenarten 

minimiert. 

Ausbreitungsbiologische Prozesse bei 

Wildbienen 

Die Zerstörung und Fragmentierung natürlicher 

Lebensräume gefährdet die Existenz 

lokaler Populationen und macht diese anfälliger 

für negative Umwelteinflüsse. Neuund 

Wiederbesiedlungsprozesse sind somit 

essenziell wichtig. Ausbreitungsprozesse 

und Besiedlungsmechanismen werden am 

Beispiel der Sandbiene Andrena vaga (Ab- 

bildung 2a, 2b) modellhaft untersucht und 

populationsgenetische Phänomene analysiert, 

die mit Kolonisationsprozessen bei unterschiedlichen 

Entfernungsdistanzen auftreten 

(Abbildung 2b). 

Abbildung 1 Modularisiertes Blütenpflanzen-Wildbienen-Netzwerk mit 

den dominaten Blütenpflanzen- und Wildbienenarten, die die Netzwerkstruktur 

und die einzelnen Module bestimmen. Die Verbindungslinien 

innerhalb der Module und zwischen Modulen charakterisieren die Wechselbeziehungen 

zwischen den einzelnen Blütenpflanzen- und Wildbienenarten.

Abbildung 2a Die Sandbiene Andrena vaga sammelt bevorzugt an Weiden 

(Salix). Sie ist eine im Boden nistende Pionierart mit einem Verbreitungsschwerpunkt 

in Auen landschaften. 

Des Weiteren prüfen wir Faktoren, die die genetische Diversität 

von Populationen steuern und beeinflussen. Über 

Experimente wird getestet, wie sich z.B. die Nistweise, 

Partnerfindung und Nahrungsspezialisierung auf die genetische 

Variabilität innerhalb von Populationen auswirken. 

Renaturierung von Sandökosystemen im Emsland 

Ziel unserer Untersuchungen ist die Erarbeitung wissenschaftlicher 

Grundlagen für eine erfolgreiche Wiederherstellung 

großflächiger dynamischer Binnendünen-Flutmulden-Vegetationskomplexe 

in einer Flussaue im Emsland 

unter extensiver Nutzung. Diese Flächen waren zwi- 

Abbildung 2b Veränderungen der genetischen Unterschiede zwischen Populationen der Sandbiene 

Andrena vaga entlang eines Entfernungsgradienten von etwa 350 Kilometern (Meppen/Emsland bis 

Darmstadt). 

schenzeitlich eingedeicht und im Zuge intensiver agrarischer 

Nutzung intensiv gedüngt worden. Die flussnahen 

Deiche wurden vor ca. 10 Jahren entfernt, zurückverlegt 

und künstliche Dünen aufmodelliert. Nun kommt es bei 

Überflutungen zur Ab- und Umlagerung von Sanden. Spezifische 

Pflanzengesellschaften der Sandökosysteme (Silbergrasfluren 

und Sandnelkenrasen) konnten nach Her- 

Abbildung 3 Die »Hammer Schleife«, ein Mäander der Hase bei Haselünne (Emsland), 

15 Monate nach den Renaturierungsmaßnahmen. Erkennbar sind aufgeschüttete 

»Neodünen« und angelegte Flachwasserbereiche. Durch die Rückverlegung der Deiche 

ist die Fläche winterlichen Hochwasserereignissen ausgesetzt. Hierdurch bilden sich 

u.a. fluviatile Sandfächer. 

stellung nährstoffarmer Standortsbedingungen wieder 

etabliert werden (Abbildung 3). Mangels spontaner Diasporenverfügbarkeit 

ist eine Inokulation 

(Beimpfung) mit standortstypischem 

Pflanzenmaterial aus Spenderflächen 

notwendig gewesen. Eine spezifische 

Beweidung durch Rinder (sechs Monate 

Tritt- und Fraßwirkung, Besatz von ca. 

0,7 Großvieheinheiten pro Hektar) verhindert 

eine Sukzession der Vegetation. 

Seit den Jahren 2001 und 2002 untersuchen 

wir regelmäßig die Entwicklung 

der Vegetation mit und ohne Weideeinfluss, 

prüfen Veränderungen bestimmter 

Standortfaktoren (z.B. Nährstoffeinträge 

und -verlagerung) sowie die Etablierung 

ausgewählter Tiergruppen in 

den renaturierten Flächen. 

Ökologie 

31


Holtgrefe, S., Gohlke, J., Druce, S., 

Starmann, J., Klocke, S., Altmann, 

B., Wojtera, J., Linke, V., Lindermayr, 

C. and Scheibe, R. (2008) Regulation 

of plant cytosolic gly ce - 

raldehyde 3-phosphate dehy dro - 

genase isoforms by thiol modification. 

Physiol. Plant. 133: 211 - 228. 

Voss, I., Koelmann, M., Wojtera, J., 

Holtgrefe, S., Kitzmann, C., Backhausen, 

J. E. and Scheibe, R. (2008) 

Knock-out of major leaf ferredoxin 

reveals new redox-regulatory 

adaptations in Arabidopsis thaliana. 

Physiol. Plant. 133: 584 - 

598. 

Strodtkötter, I., Padmasree, K., Dinakar, 

C., Speth, B., Niazi, P. S., Woj - 

tera, J., Voss, I., Do, P. T., Nunes - 

Nesi, A., Fernie, A. R., Linke, V., Raghavendra, 

A. S. and Scheibe, R. 

(2009) Induction of the AOX1D 

isoform of alternative oxidase in A. 

thaliana T-DNA-insertion lines lacking 

isoform AOX1A is insufficient 

to optimize photosynthesis 

when treated with antimycin A. 

Mol. Plant 2: 284 - 297. 

Hanke, G. T., Holtgrefe, S., König, N., 

Strodtkötter, I., Voss, I., and 

Scheibe, R. (2009) Use of transgenic 

plants to uncover strategies for 

maintenance of redox-homeostasis 

during photosynthesis. Adv. 

Bot. Res. 52, 207 - 251. 

Scheibe, R. (2010) Redox-Regulation: 

Ein Netzwerk zur flexiblen 

Anpassung von Stoffwechsel und 

Entwicklung bei Pflanzen. Biologie 

in unserer Zeit 40, 92 - 100. 

Kontakt 

Prof. Dr. Renate Scheibe, Dr. Guy 

Thomas Hanke, Dr. Vera Linke 

Telefon: +49 (0)541 969 2282 

(Sekretariat Frau Schwiderski) 

E-Mail: scheibe@biologie.uniosnabrueck.de 

· hanke@biologie. 

uni- osnabrueck.de · linke@biologie.uni- 

osnabrueck.de 

Internet: http://www.uniosnabrueck.de 

32 

Pflanzenphysiologie 

AG Pflanzenphysiologie 

Redox-Regulation von Stoffwechsel und Genexpression 

Pflanzen sind in der Lage, die für ihre Funktion und ihr Wachstum notwendigen Informationen 

aus ihrer Umgebung wahrzunehmen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren. 

Vielfach äußert sich Stress in einer Verschiebung des zellulären Redox-Zustands, was 

gleichzeitig als Signal für die Induktion von Schutzmechanismen dient und sowohl Stoffwechsel 

als auch Entwicklung beeinflusst, um alle Lebensprozesse an die veränderten 

Bedingungen anzupassen. 

Durch veränderte Umweltbedingungen, aber 

auch bei Entwicklungsprozessen oder bio ti - 

schem Stress, kommt es häu fig zur Ver än de - 

rung des zel lu lä ren Re dox-Gleich ge wichts. Da - 

durch wer den über noch nicht im Ein zel nen i - 

den ti fi zier te Sig nal trans duk tions we ge Än de - 

run gen der Gen ex pres sion aus ge löst, die letzt - 

lich zur Etablie rung des neuen Fließ gleich ge - 

Abbildung 1: Über das »Malat-Ventil« werden in 

grünen Blättern über schüssige Elektronen (NADPH) 

aus den photosynthetischen Lichtreaktionen in Form 

von Malat aus den Chloroplasten exportiert, um 

Überreduktion und Bildung von ROS (Reaktive Sauerstoffspezies) 

zu vermeiden. Das dafür verantwortliche 

Enzym, die NADP-abhängige Malatdehydrogenase 

(NADP-MDH) ist unter starker Redoxkontrolle, 

sowohl auf post-translationaler Ebene (Licht/Dunkel-Modulation) 

als auch auf Transkriptionsebene 

(retrogrades Redox-Signal an den Kern). 

Transgene Pflanzen mit einer T-DNA-Insertion im 

Gen der NADP-MDH scheinen überraschenderweise 

unverändert gegenüber dem Wildtyp zu sein. Wie 

Stress 

wichts bei tra gen. Eine Über tra gung von Sig na - 

len, die aus einem ver än der ten Re dox sta tus re - 

sul tie ren, könnte – ana log zu Pro te in phos pho - 

ry lie rungs kas ka den – über Re dox -Kas ka den 

vom Ort der Ent ste hung (z. B. den Chlo ro plas - 

ten oder den Mi to chon dri en) bis zum Ziel ort (z. 

B. im Kern) von stat ten ge hen. Re dox-Sig na le 

könn ten aber auch über re dox -re gu lier te Ki na - 

sich bei der funktionellen Charakterisierung dieses 

»knockout« zeigte, werden mehrere alternative Wege 

zum Abbau von Überreduktion in den Chloroplasten 

hochreguliert, um 

den Defekt auszugleichen. 

Derartige 

Analysen ermöglichen 

die Identifizierung 

weiterer molekularer 

Mechanismen 

zur Erhaltung der 

Redox-Homöostase. 

WT NADP- 

MDH

sen und Phos pha ta sen mit Pro te in phos pho ry lie rungs kas - 

ka den ver knüpft sein. Die Re zep to ren, die Kom po nen ten 

der Kas ka de oder wei te re re dox-mo du lier te Ziel en zy me be - 

zie hungs wei se Trans krip ti ons fak to ren und ent spre chen de 

cis-Ele men te in den Pro mo to ren der Ziel gene zu iden ti fi - 

zie ren, stellt eine große Heraus for de rung dar, die wir mit 

Hil fe von Gen-»knock outs« in Ara bi do psis tha li a na bearbeiten. 

Pflan zen be nö ti gen Fak to ren aus der Um welt für ihr 

pho to au to tro phes Wachs tum, je doch sind sie durch ihre 

ses si le Le bens wei se Ab wei chun gen vom Op ti mum aus ge - 

lie fert. An pas sung an sehr un ter schied li che Be din gun gen 

ist ihnen aber mög lich, da pflanz li che In di vi du en ei nes 

Geno typs durch ent spre chen de Ver än de rung ihrer Re ak ti - 

ons norm eine ho he phä no ty pi sche Plas ti zi tät auf wei sen. 

Alle In for ma ti o nen wer den in te griert und über ein hoch - 

flexib les Netz werk wei ter ge lei tet und re a li siert. Die Re ak - 

ti o nen der Pflan zen spie len sich auf allen Re gu la ti ons e be - 

nen ab und um fas sen so wohl sehr schnel le bio phy si ka li - 

sche und bio che mi sche Pro zes se im Se kun den- und Mi nu - 

ten be reich wie zum Bei spiel die Licht/ Dun kel mo du la ti on 

von Chlo ro plas ten en zy men, als auch mit tel- und lang fris - 

ti ge Re ak ti o nen, die sich nach Stun den (Gen ex pres si on) 

oder erst nach Ta gen (Wachs tum) aus wir ken. In al len Be - 

rei chen spie len Re dox-Pro zes se ei ne be deu ten de Rol le. 

Wei te re Pro jek te be fas sen sich mit den Kom po nen ten 

der pho to syn the ti schen Elek tro nen trans port ket te, Fer re - 

doxin und Ferre doxin-NADP-Oxi do re duk ta se (FNR), die 

Elek tro nen für re duk ti ve Pro zes se ins Chlo ro plas ten stro ma 

wei te rlei ten, sowie mit den ver schie de nen re dox-ak ti ven 

Pro te i nen, den Thio re do xi nen und ver wand ten Struk tu ren, 

die über Thi ol-Di sul fid-Aus tausch Re dox ver än de run gen an 

Ziel pro te ine ver mit teln. 

Abbildung 3 Retrogrades Redox-Signal vom Chloroplasten zum 

Kern: Die ver än der te Gen ex pres sion der kern ko dier ten NADP-MDH 

er folgt als Ant wort auf ein Sig nal aus den Chlo ro plas ten, wenn bei 

Stress eine Ver schie bung des Re dox-Sta tus ein tritt. Um die Schritte 

A 

B 

C 

Abbildung 2 Transiente Trans - 

formation von isolierten 

Protoplasten: Isolier te Pro to - 

plas ten aus Blät tern von Arabidopsis 

tha li a na (A), dem 

Mo dell or ga nis mus der mo le - 

ku la ren Pflan zen bi o lo gie, kön - 

nen tran sient mit ver schie de - 

nen Kon struk ten trans for miert 

wer den, um die sub zel lu lä re 

Ver tei lung von Pro te i nen 

sicht bar zu machen. In B wur - 

de das Ak tin-Zy to ske lett mit 

ei nem Ak tin-bin den den Pro - 

te in, das an ein rot flu o res - 

zie ren des Pro te in fu sio niert 

wur de, an ge färbt und im 

kon fo ka len La ser-Scan ning- 

Mi kro skop betrachtet. In C 

wur de das so ge nann te »YFP- 

System« ver wen det, um die 

In ter ak ti on von zwei Pro te i - 

nen (hier einer cy to so li schen 

GAPDH und einem Thi o re do - 

xin) zu de tek tie ren, wie im abgebildeten 

Beispiel. 

Schließ lich lau fen auch in nicht-grünen Ge we ben Re dox- 

Pro zes se ab, die je nach Stoff wech sel si tu a ti on oder Stress - 

ein wir kung fle xi bel re gu liert wer den. Da bei spie len ne ben 

den Plas ti den auch die Mi to chon dri en eine her aus ra gen de 

Rol le, de ren Al ter na ti ve Oxi da se (AOX) in der La ge ist, über - 

schüs sige Re duk ti ons ä qui va len te ohne ATP-Syn the se ab - 

zu lei ten und zu ent sor gen. Die Funk ti o nen der ver schie de - 

nen Iso for men von AOX wer den e ben falls mit mo le ku lar - 

bio lo gi schen und zell bio lo gi schen Me tho den a na ly siert. 

der Sig nal trans duk ti on zu iden ti fi zie ren, wer den ver schie de ne mo le - 

ku la re und zell bio lo gi sche An sät ze durch ge führt, wie dies in Ab bil - 

dung 2 bei spiel haft ge zeigt ist. 

33 

Pflanzenphysiologie


Meyer, H., Vitavska, O. and Wieczorek, 

H. (2011) Identification of the 

first animal sucrose transporter. J. 

Cell Science, in press 

Bockelmann, S., Menche, D., Rudolph, 

S., Bender, T., Grond, S., von 

Zezschwitz, P., Stephen Muench, S., 

Wieczorek, H., and Huss, M. (2010) 

Archazolid A binds to the equatorial 

region of the c-ring of the vacuolar 

H + -ATPase. J. Biol. Chem. 

285, 38304-38314 

Muench, S. P., Huss, M., Phillips, C., 

Wieczorek, H., Trinick, J., and Harrison, 

M. A. (2009) Cryo-electron microscopy 

of the vacuolar ATPase 

motor reveals its mechanical and 

regulatory complexity. J. Mol. Biol. 

386, 989-999 

Vitavska, O., Merzendorfer, H., and 

Wieczorek, H. (2005) The V-ATPase 

subunit C binds to polymeric Factin 

as well as to monomeric Gactin 

and induces cross-linking of 

actin filaments. J. Biol. Chem. 280, 

1070-1076 

Sumner, J. P., Dow, J. A. T., Earley, F., 

Klein, U., Jäger, D., and Wieczorek, 

H. (1995) Regulation of plasma 

membrane V-ATPase activity by 

dissociation of peripheral subunits. 

J. Biol. Chem. 270, 5649-5653 

Kontakt 

Prof. Dr. Helmut Wieczorek, 

Dr. Markus Huß, 

PD Dr. Thomas Krüppel, 

Dr. Olga Vitavska 

Telefon: +49 (0)541 969 3500 (Sekretariat 

Frau Scott) 

E-Mail: wieczorek@biologie.uniosnabrueck.dehuss@biologie.uniosnabrueck.dekrueppel@biologie.uniosnabrueck.devitavska@biologie.uniosnabrueck.de. 


34 


AG Tierphysiologie 

Molekulare und zelluläre Physiologie 

Biologische Membranen trennen lebende Zellen von ihrer Umgebung und ermöglichen 

intrazellulär die Bildung von abgeschlossenen Kompartimenten, den Organellen. Membranen 

sind selektiv permeabel für Ionen und Nährstoffe und ermöglichen mittels sogenannter 

Transportproteine den Stoffaustausch. Die AG Tierphysiologie beschäftigt sich 

vorwiegend mit der Struktur, Funktion und Regulation wichtiger Transportproteine, die 

mit einem breiten Spektrum biochemischer, molekulargenetischer, zellbiologischer und 

physiologischer Methoden untersucht werden. 

Abbildung 1 Reversible Dissoziation der V-ATPase. Das aktive, aus 12 

unterschiedlichen Untereinheiten bestehende Holoenzym zerfällt unter 

bestimmten Bedingungen in die V1- und VO-Komplexe sowie die V1-Untereinheit 

C und wird damit inaktiviert. In der oberen Reihe sind die untersuchten 

Organismen dargestellt. 

Im Mittelpunkt des Interesses steht die V- 

ATP ase, eine bei allen Tieren, Pflanzen und 

Pilzen vorkommende Protonenpumpe [Ab - 

bildung 1]. Die ergiebigste in der Natur vor- 

kommende Quelle für biochemische 

Analysen dieses komplexen 

Pro teins sind die Raupen 

des Tabakschwärmers Mandu - 

ca sexta. Aus Zellmembranen 

des Mitteldarms lassen sich 

vergleichsweise einfach und 

schnell Milligramm-Mengen an 

V-ATPase isolieren. Unsere bisherigen 

Untersuchungen an 

diesem Protein führten zu einer 

Reihe allgemeiner Einsichten in 

seine Struktur, Funktion und 

Regulation. So haben wir z. B. 

bestimmte Untereinheiten zum 

ersten Mal molekular identifiziert, 

die ersten Strukturuntersuchungen 

bei dieser Proteinfamilie 

vorgenommen, einen für V-ATPasen allgemeingültigen 

Regulationsmechanismus, die 

reversible Dissoziation des Gesamtproteins in 

den V1 und den VO-Komplex, entdeckt und 

Abbildung 2 Links die Fluoreszenzaufnahme einer transgenen Drosophila-Larve, die eine V-ATPase Untereinheit mit 

gekoppeltem GFP exprimiert. Rechts sind Hefezellen zu sehen, bei denen die V1-Untereinheit C mit grün fluoreszierendem 

Protein (GFP) fusioniert wurde. Fluoreszenzaufnahmen, die die Lokalisation von C in Gegenwart von Glucose (2 und 4) 

und Galactose (3) zeigen. Beim Wechsel des Mediums von Glucose zu Galactose dissoziiert C reversibel von der Vakuolenmembran 

und gelangt in das Cytoplasma.

erstmals die Untereinheit identifiziert, an die bestimmte 

bakterielle Hemmstoffe binden. Weitere von uns bearbeitete 

Modellobjekte sind die Taufliege Drosophila, die 

Stechmücke Aedes und die Bäckerhefe Saccharomyces. 

Der Vorteil dieser Organismen ist ihr vollständig entschlüsseltes 

Genom, was es ermöglicht, die Gene für die 

Untereinheiten der V-ATPase gezielt zu mutieren und 

dann mit definiert veränderten V-ATPasen zu experimentieren. 

Derzeit wird v. a. der Mechanismus der reversiblen 

Dissoziation [Abbildung 2] und der inhibitorische Einfluss 

neuentdeckter Naturstoffe aus Bakterien [Abbildung 3] 

untersucht. Letzteres ist auch unter medizinischen Gesichtspunkten 

von Interesse, da die V-ATPase sowohl bei 

der Metastasenbildung von Tumoren als auch bei Krankheiten 

wie der Osteoporose eine bedeutende Rolle spielt 

(Huß, Vitavska und Wieczorek). 

Ein weiteres Arbeitsgebiet betrifft den Transport von 

Zuckern über tierische Membranen. Einem allgemeinen 

Lehrbuch-Dogma zufolge verfügen Tiere nur über Transportmechanismen 

für Monosaccharide wie z. B. dem 

Traubenzucker Glucose, komplexere Zucker müssen vor 

Abbildung 4 Fluoreszenzmikroskopischer 

Nachweis des Saccharose- 

Transporters bei Drosophila. Links die 

Lokalisation in Melanosomen-Membranen 

von Follikelzellen der Ovarien, 

rechts die Lokalisation im Darmepithel 

eines späten Embryos. 

Abbildung 3 Bakterielle Hemmstoffe von 

V-ATPasen, Bafilomycin aus Streptomyceten 

(links) und Archazolid aus Myxomyceten 

(rechts). In der Mitte das Modell des 

Ringes aus 10 c-Untereinheiten des VO- 

Komplexes, welche abwechselnd hell-und 

dunkelgrau eingefärbt sind. An der Bindung 

der Hemmstoffe (gelb bzw. grün) 

beteiligte Aminosäuren sind blau, rot und 

orange eingefärbt. 

dem Transport über die Membran gespalten werden. Bei 

der Taufliege Drosophila haben wir erstmals ein Membranprotein 

nachgewiesen, das den »Haushaltszucker« 

Saccharose, ein Disaccharid, transportiert [Abbildung 4]. 

Das Protein kommt zum einen in der Membran von Melanosomen 

vor, in denen Saccharose für die osmotische 

Balance bei der Melanin-Synthese verantwortlich sein 

könnte. Zum anderen ist es in der Zellmembran von Epithelzellen 

des Darms lokalisiert, wo es möglicherweise 

für die Aufnahme von Saccharose aus der Nahrung verantwortlich 

ist. Da Gene für ein entsprechendes Protein 

auch beim Menschen vorkommen und Mutationen zu 

spezifischen Krankheitsbildern wie zum Beispiel bestimmten 

Formen von Albinismus führen, untersuchen 

wir dessen Funktion auch bei Säugetieren (Vitavska und 

Wieczorek). 

Abbildung 5 Membranpotentialmessung 

am 

marinen Ciliaten Euplotes 

vannus/crassus. Mit 

elektrophysiologischen 

Mikroelektrodentechnologien 

werden die 

Potential- und CalciumabhängigenIonenkanäle 

dieses Einzellers 

analysiert. 

Ein drittes Arbeitsgebiet beschäftigt sich mit der 

Analyse des komplexen Bewegungsverhaltens einzelliger 

Wimperntierchen [Abbildung 5]. Hierbei werden mit elektrophysiologischen 

Methoden Ionenkanäle untersucht, die 

die komplexe Cilienbewegung steuern (Krüppel). 


35


Meissner, D., Odman-Naresh, J., 

Vogelpohl, I., and Merzendorfer, H. 

(2010). A novel role of the yeast 

CaaX protease Ste24 in chitin synthesis. 

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Broehan, G., Arakane, Y., Beeman, 

R.W., Kramer, K.J., Muthukrishnan, 

S., and Merzendorfer, H. (2010) 

Molecular analyses of chymotrypsin-like 

peptidases from Tribolium 

castaneum involved in digestion 

and molting. Insect Biochem. Mol. 

Biol. 40, 274-83. 

Merzendorfer, H. (2009) Chitin: 

structure, function and metabolism. 

In “The sugar code: fundamentals 

in Glycoscience” (Ed. H.-J. 

Gabius), Wiley-VCH, Weinheim. 

Maue, L., Meissner, D., and Merzendorfer, 

H. (2009) Purification of an 

active, oligomeric chitin synthase 

complex from the midgut of the 

tobacco hornworm. Insect Biochem. 

Mol. Biol. 39, 654-659. 

Broehan, G., Kemper, M., Driemeier, 

D., Vogelpohl, I., and Merzendorfer 

H. (2008) Cloning and expression 

analysis of midgut chymotrypsinlike 

proteinases in the tobacco 

hornworm. J. Insect Physiol. 54, 

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Broehan, G., Zimoch, L., Wessels, A., 

Ertas, B., and Merzendorfer, H. 

(2007) A chymotrypsin-like serine 

protease interacts with the chitin 

synthase from the midgut of the 

tobacco hornworm. J. Exp. Biol. 

210, 3636-3643. 

Kontakt 

apl. Prof. Dr. Hans Merzendorfer 

Telefon: +49 (0)541 969 3502 

E-Mail: merzendorfer@biologie. 

uni- osnabrueck.de 


36 


AG Tierphysiologie 

Chitin-Biosynthese 

Chitin ist ein weit verbreitetes Polymer aus N-Acetylglucosamin-Einheiten, das für die chemisch/pharmazeutische 

Industrie zunehmend an Bedeutung gewinnt. In der Natur findet 

sich dieses faserartige Molekül unter anderem in den Zellwänden von Pilzen und in mechanisch 

widerstandsfähigen Bioverbundstoffen wie den Panzern von Insekten. Chitin lässt sich 

aber auch in der peritrophischen Matrix im Verdauungstrakt von Invertebraten nachweisen. 

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit dem Metabolismus von Chitin bei Pilzen und Insekten. 

Dabei untersuchen wir mit molekularbiologischen und biochemischen Methoden 

die verschiedenen Proteine, die für die Biosynthese, Modifizierung und Degradation von 

Chitin benötigt werden. Daneben interessieren wir uns für die Wirkmechanismen von Inhibitoren 

der Chitinsynthese, die als Fungizide und Insektizide breite Verwendung finden. 

Ein zentrales Enzym im 

Chitin-Metabolismus 

von Pilzen und Insekten 

ist die Chitinsynthase, 

eine membrangebunde - 

ne Glycosyltransferase, 

welche die Polymerisationsreaktion 

katalysiert. 

Nachdem wir die Chitinsynthase 

erstmalig aus 

Insekten biochemisch ge - 

rei nigt und charakterisiert 

haben, untersuchen 

wir nun ihre Struktur und 

Regulation. Letztere lässt 

sich nicht vollends verstehen, 

ohne intrazelluläre 

Prozesse zu berücksichtigen. 

Deswegen ana - 

ly sieren wir die Prozessierung 

und Sortierung 

relevanter Proteine in der 

Bäckerhefe, einem zellbiologischenModellorganismus, 

in dem Chitin 

für die Zellwand produziert 

wird. Die Chitinsynthese 

ist ferner ein Angriffspunkt 

für Fungizide 

und Insektizide, die im 

Pflanzenschutz oder bei der Behandlung von 

Infektionskrankheiten eingesetzt werden können. 

Wir untersuchen dabei vor allem die 

Gruppe der Benzoylphenyl-Harnstoffe, da bislang 

nicht bekannt ist, wie diese seit langem 

eingesetzten Insektizide genau wirken. Der 

rostbraune Mehlkäfer, Tribolium castaneum, 

dessen Genom komplett sequenziert ist, dient 

uns dabei als Modellsystem, wobei wir genomische 

und proteomische Untersuchungsansätze 

Abbildung (A) In der Abbildung ist eine knospende Hefezelle gezeigt, wobei die intrazelluläre 

Lokalisation einer Chitinsynthase (Chs3) mit Hilfe des grün-fluoreszierenden Proteins sichtbar 

gemacht wurde. Für ihre Aktivität am Knospenhals wird die regulatorische Untereinheit Chs4 

benötigt, die über CaaX-Prozessierung modifiziert wird. Abbildung (B) 2D-Gelektrophorese von 

Proteinen aus dem larvalen Mitteldarm von Tribolium castaneum zur Untersuchung der Veränderung 

des Mitteldarm-Proteoms nach Behandlung mit dem Insektizid Diflubenzuron. 

Abbildung (C) Homologie-basiertes Strukturmodell einer Chymotrypsin-ähnlichen Protease aus 

der Häutungsflüssigkeit von Tribolium castaneum. Das aktive Zentrum ist blau, die Spezifitätstasche 

rot, ein Oberflächen-Loop orange und eine Glycosylierungsstelle (Pfeil) grün eingefärbt. 

Wir stellen diese Proteine rekombinant in Insektenzellen her, um ihre Spezifität nach ortsgerichteter 

Mutagenese zu analysieren. Abbildung (D) Gefrierschnitt durch eine Tribolium-Larve. 

Die fixierten Schnitte wurden mit fluoreszierenden Farbstoffen gefärbt, um Zellkerne (blau), 

Aktinfilamente (rot) und Chitin-haltigen Strukturen (grün) darzustellen. 

verfolgen. Potenzielle Zielgene lassen sich in 

diesem Organismus zudem über RNA-Interferenz 

ausschalten, was die Analyse erheblich 

vereinfacht. Weitere Forschungsschwerpunkte 

in unserer Arbeitsgruppe sind die Analyse der 

funktionellen Vielfalt Chymotrypsin-ähnlicher 

Serinproteasen bei Insekten sowie die biologische 

Funktion der peritrophischen Matrix im 

Darm der Stechmücke Aedes aegypti.


Korb, J., and Foster, K.R. (2010) 

Ecological competition favours 

cooperation in termite societies. 

Ecol Lett 13: 754-760 

Schulte, R.D., Makus, C., Hasert, B., 

Michiels, N.K., and Schulenburg, H. 

(2010) Multiple reciprocal adaptations 

and rapid genetic change 

upon experimental coevolution of 

an animal host and its microbial 

parasite. Proc Natl Acad Sci USA 

107, 7359-7364 

Korb, J., Weil, T., Hoffmann, K., Foster, 

K. and Rehli, M. (2009) A gene 

necessary for reproductive suppression 

in termites. Science 

324,758. 

Korb, J. and Heinze, J. (2008) Ecology 

of Social Evolution. Springer 

Press, Heidelberg 

Feldhaar H., Straka, J., Krischke, M., 

Berthold, K., Stoll, S., Mueller, M.J., 

and Gross, R. (2007) Nutritional 

upgrading for an omnivore: the 

endosymbiont Blochmannia in 

carpenter ants. BMC Biology 5, 48 

Kontakt 

Prof. Dr. Judith Korb, 

Dr. Heike Feldhaar; 

Dr. Rebecca Schulte-Iserlohe 

Telefon: +49 (0)541 969 2847 

[Sekretariat Frau Crombée] 

E-Mail: judith.korb@biologie. 


Internet: http://www.biologie. 


38 

Verhaltensbiologie 

AG Verhaltensbiologie 

Evolutionäre VerhaltensÖkologie (EVO): Vom Gen zum Ökosystem 

Interaktionen zwischen Organismen liegen in einem Spannungsfeld zwischen Konflikt/ 

Konkurrenz und Kooperation. Dies gilt für den Menschen ebenso wie für intra- und interspezifische 

Interaktionen zwischen Individuen anderer Arten. Selbst auf suborganismischer 

Ebene sind die Wechselbeziehungen, beispielsweise zwischen Genen, durch Konflikt und 

Kooperation gekennzeichnet. Die AG Verhaltensbiologie untersucht an verschiedenen Systemen, 

welche Faktoren Kooperation gegenüber Konflikt / Konkurrenz begünstigen. Unsere 

derzeitigen Modellsysteme sind insbesondere soziale Insekten (Termiten und Ameisen), die 

in ihren Gemeinschaften ein außergewöhnlich hohes Maß an Kooperation aufweisen, 

Parasit-Wirt-Systeme und mutualistische Symbiosen. Ein weiterer Schwerpunkt unserer 

Arbeiten liegt auf tropischen Ökosystemen, insbesondere Savannen. Hier gehen wir der 

Frage nach, warum die Tropen so artenreich sind. Unser Ziel bei allen Untersuchungen ist 

es, Ansätze und Methoden der Evolutionsbiologie und der Ökologie eng zu verknüpfen. In 

unseren Arbeiten kommen Freilanduntersuchungen und klassische Verhaltensbeobachtungen 

ebenso zum Einsatz wie moderne molekularbiologische Techniken (DNA Isolation, 

Mikrosatellitenanalysen, Sequenzierung, PCR, quantitative realtime PCR, RNA Interferenz) 

oder Gaschromatografische Analysen. 

Soziale Insekten leben in komplexen Ge - 

mein schaften, die durch reproduktive Ar - 

beits teilung charakterisiert sind: nur wenige 

Individuen (Königin und König) pflanzen sich 

fort, während der Großteil der Individuen 

(Arbeiter und Soldaten) zumindest vorübergehend 

auf eigene Fortpflanzung verzichtet 

und bei der Aufzucht der Jungen hilft. Dieser 

Verzicht auf eigene Fortpflanzung stellt ein 

evolutionäres Rätsel dar, da Evolution Or - 

ganis men begünstigt, die sich am erfolgreichsten 

fortpflanzen. Eine Lösung dieses 

Rätsels ist Verwandtenselektion: Die Arbeiter 

und Soldaten erhöhen durch ihre Hilfe den 

Fortpflanzungserfolg nahe verwandter Individuen 

(i. d. R. den ihrer Eltern). Wichtig ist 

dabei aber nicht nur der Verwandtschaftsgrad, 

sondern auch der Nutzen der Hilfe und 

die Kosten, die den Helfern durch die Hilfe 

entstehen. Diese Faktoren sind von öko lo - 

gischen Umweltbedingungen abhängig. 

Ver wandtenselektion sagt aber auch vorher, 

dass es zu Konflikten innerhalb der Gemeinschaften 

kommen kann. Wir erforschen die 

Ursachen von Kooperation und Konflikten in 

sozialen Insektengemeinschaften und die 

molekularen Grundlagen ihrer reproduktiven 

Arbeitsteilung. [Abbildung 1] 

Langfristige Interaktionen zwischen Arten 

reichen in ihren extremsten Formen von Mutualismus 

bis zu Pa ra si tismus. Wichtige Faktoren, 

die bestimmen, in wie weit zwei (oder 

Abbildung 1 A veranschaulicht das Prin zip der Verwandtenselektion. 

In di vi duen können ihre Fitness 

steigern, indem sie Ver wandten (r; hier gekennzeichnet 

durch die gleiche Augenfar be) helfen, zusätzliche 

Nachkommen auf zu ziehen. Das blaue, große 

»Individu um« hilft dem verwandten weißen, großen 

»Individuum«, welches dadurch zwei zusätzliche 

Nachkommen (klei ne, weiße Kreise) hat. 

Abbildung 1 B zeigt Individuen einer Termitenart 

(Cryptotermes secundus), bei der Arbeiter sich in alle 

anderen Kasten (sterile Soldaten oder reproduzierende 

Geschlechtstiere) entwickeln können. Wann ein 

Tier welche Option »wählt«, wird von uns untersucht. 

Abbildung 1 C Hier ist ein Modell des Proteins eines 

»Königinnen-Gens« dargestellt, dass eine wichtige 

Rolle bei der Sicherstellung des reproduktive Monopols 

der Königin spielt.

mehr) Arten eher kooperieren oder sich ausnutzen, sind 

unter anderem die genetische Homo ge nität des Symbionten 

im Wirt oder der Weitergabe mo dus des Symbionten. 

Beispielsweise kultivieren hö he re Termiten spezifische Pilze 

als Nahrung oder Amei sen der Gattung Camponotus be- 

A B 

Abbildung 2 A zeigt eine Arbeiterin von Camponotus floridanus. 

Ameisen dieser und verwandter Gattungen beherbergen in ihrem 

Darmgewebe Bakterien. Diese Bakterien werten die Nahrung der 

Ameisen auf, indem sie aus nicht-essentiellen Aminosäuren essentielle 

herstellen. 

Abbildung 2 B zeigt den Ausschnitt des Mitteldarmgewebes einer 

Larve von Camponotus floridanus. Über Fluoreszenz in situ Hybridisierung 

(FISH) sind die Bakterien in spezifischen Zellen grün angefärbt, 

wohingegen die normalen Darmzellen ohne Bakterien rot 

gefärbt sind. 

herbergen bakterielle Symbionten im Darmgewebe, die ihre 

Wirte mit essentiellen Aminosäuren versorgen. Im Gegensatz 

zu den pilzzüchtenden Termiten, die z. T. bei der Koloniegründung 

zunächst Pilzsporen aus der Umgebung aufnehmen 

müssen, erfolgt die Weitergabe der bakteriellen 

Symbionten der Ameisen in die nächste Generation über 

die Eizellen. Dies hat zur Folge, dass zwischen den Ameisen 

und ihren Endosymbionten Konflikte vermieden werden, da 

die Fitness der Symbiosepartner eng miteinander 

verknüpft ist. Im Gegensatz dazu kann es inner halb der 

Pilzgärten von Termiten zu interspezifischer Konkurrenz 

kommen, wenn ein neuer Pilzgarten mit un ter schiedlichen 

Pilzlinien begonnen wird. [Abbildung 2] 

Parasit-Wirt-Interaktionen führen offensichtlich zu 

einem Konflikt zwischen den jeweiligen interagierenden 

Arten. Parasiten schaden dem Wirt, um ihn als Ressource 

zu benutzen, Wirte versuchen dem Parasitenbefall zu entkommen 

oder den angerichteten Schaden zu reduzieren. 

Dies kann potenziell zu einem Wettrüsten führen, der antagonistischen 

Koevolution, die von starken Dynamiken 

gekennzeichnet sein sollte und Auswirkungen auf diverse 

Lebensaspekte beider Gegenspieler haben sollte. Parasit- 

Wirt-Koevolution in der Natur zu studieren ist allerdings 

nicht einfach, da viele unbekannte Faktoren die Interak tion 

beeinflussen. Daher untersuchen wir die Koevolution zwischen 

mikrobiellen Parasiten und dem Fadenwurm Caenorhabditis 

elegans als Wirt mit Hilfe von experi menteller 

Evolution. Mit dieser Methode kann man die Evolution in 

Echtzeit verfolgen, und zwar im Labor unter kontrollierten 

Bedingungen. Es können gezielt Parameter, wie zum Beispiel 

die genetische Diversität, verändert werden, um deren Bedeutung 

für die Koevolution zu bestimmen. [Abbildung 3] 

Abbildung 4 zeigt verschiedene hügelbauende 

Termitenarten afrikanischer Savannen 

und ei nen Ausschnitt eines phy lo ge ne ti - 

schen Stammbaums ko-existie ren der Termitenarten. 

A Oben links und unten rechts, zwei pilzzüchtende 

Termiten (Macrotermes bellicosus 

und Macrotermes subhyalinus) mit 

ihren bis zu mehreren Metern 

hohen Hügeln; oben rechts: 0.5 m 

hoher Hügel der grasfressenden 

Termite Trinervitermes geminatus; 

unten links: 0.3 m hoher Hügel der 

humivoren Termite Cubitermes. 

B Im phylogenetischen Stammbaum, 

der auf Sequenzdaten der 

Gene Cytochrom Oxidase I und 

Cytochrom Oxidase II beruht, sind 

ko-existierende pilzzüchtende Termiten 

(Macrotermitinae) dargestellt, 

die alle eine sehr ähnliche 

Nische besetzen. 

Die Tropen beherbergen sehr viel mehr Arten als die 

Ökosysteme unserer gemäßigten Breiten. Dies gilt nicht 

nur für tropische Regenwälder, sondern auch für Savannen. 

Warum in den Tropen mehr Arten ko-existieren können, ist 

immer noch weitgehend unverstanden. Termiten spielen in 

tropischen Ökosystemen u.a. eine wichtige Rolle für die C- 

Mineralisierung, die Bodenfertilität und den Artenreichtum 

anderer Taxa. Sie werden deshalb auch als ›Ökosystem-Ingenieure‹ 

bezeichnet. Wir untersuchen die Artenvielfalt, die 

Populationsdynamik und ihre zugrundeliegenden Mechanismen 

von Termitengemeinschaften afrikanischer Savannenökosysteme. 

[Abbildung 4] 

Abbildung 3 zeigt den Fadenwurm Caenorhabditis elegans, hier erkennbar 

mit dem Bakterium Bacillus thuringiensis infiziert. Diese beiden 

Organismen dienen uns als Modellsystem, um Parasit-Wirt-Inter - 

aktionen zu studieren. Vorteil dieses Systems ist, dass die Organismen 

einfach im Labor zu halten sind, sie sowohl auf Organismen- als auch 

auf genetischer Ebene gut erforscht sind, und man aufgrund der kurzen 

Generationszeit Evolution in Echtzeit verfolgen kann. So können gezielt 

Parameter, wie zum Beispiel die genetische Diversität, verändert werden, 

um deren Bedeutung für die Koevolution zu bestimmen. 

39 

Verhaltensbiologie


Albrecht, S., Altenhain, B., and Paululat, 

A. (2011) The transmembrane 

receptor Unc5 is essential for cardiac 

tube alignment and lumen 

formation in Drosophila. Developmental 

Biology 350: 89-100. 

Meyer, H., von Ohlen, T., Panz, M. and 

Paululat, A. (2010) The disintegrin 

and metalloprotease Meltrin from 

Drosophila forms oligomers via its 

protein binding domain and is regulated 

by the homeobox protein VND 

during embryonic development. Insect 

Biochemistry and Molecular 

Biology 40 (11): 814-823.9. 

Meyer, H. Panz, M., Zmojdzian, M., 

Jagla, K. and Paululat, A. (2009) 

Neprilysin 4, a novel endopeptidase 

from Drosophila melanogaster 

displays distinct substrate specificities 

and exceptional solubility 

states. Journal of Experimental 

Biology 212: 3673-3683. 

Sellin, J., Drechsler, M., Nguyen, H. 

and Paululat, A. (2009) Antagonistic 

function of Lmd and Zfh1 

fine tunes cell fate descisions in 

the Twi and Tin positive mesoderm 

of Drosophila melanogaster. Developmental 

Biology 326: 444-455. 

Tögel, M., Pass, G. and Paululat, A. 

(2008) The Drosophila wing hearts 

originate from pericardial cells and 

are essential for wing maturation. 

Developmental Biology 318: 29-37. 

Johnson, A. N., Burnett, L.A., Sellin, 

J., Paululat, A., Newfeld, S.J. (2007) 

Defective Dpp signaling results in 

heart overgrowth and reduced 

cardiac output in Drosophila. Genetics 

176:1609-1624. 

Kontakt 

Prof. Dr. Achim Paululat, 

apl. Prof. Dr. Günter Purschke 

Telefon: +49 (0)541 969 2285 

(Sekretariat Frau Reckers) 

E-Mail: paululat@biologie.uniosnabrueck.de,purschke@biologie.uni-osnabrueck.de 

Internet: http://www.biologie.uni- osnabrueck.de 

40 

Entwicklungsbiologie 

AG Zoologie-Entwicklungsbiologie 

Molekulare Entwicklungsgenetik 

Fehlbildungen des Herzens und der großen Gefäße sind die häufigsten angeborenen Entwicklungsdefekte, 

die beim Menschen auftreten. So kommen zirka 8 von 1000 Kindern mit 

einem Herzfehler zur Welt. Die Fehlbildungen manifestieren sich bereits früh in der Embryonalentwicklung, 

da sich das Herz als eines der ersten lebenswichtigen Organe bildet. 

Funktioniert es normal, so versorgt es über ein zirka 100.000 km langes Netzwerk aus Blutgefäßen 

alle Gewebe unseres Körpers. In der AG Zoologie-Entwicklungsbiologie erforschen 

wir am genetisch und molekularbiologisch gut zugänglichen Modellorganismus Drosophila 

melanogaster, der Fruchtfliege, den Bau, die Funktion und die Entwicklung des Herzens. 

Unsere Erkenntnisse sollen dazu beitragen, grundlegende Mechanismen der Herzbildung 

und Herzfunktion besser verstehen zu lernen. 

Höhere Organismen, wie beispielsweise Frösche, 

Vögel oder Säugetiere, besitzen wie der 

Mensch ein in sich geschlossenes Kreislaufsystem, 

bei dem das Herz das Blut durch ein 

weit verzweigtes Netz von Blutgefäßen 

pumpt und so alle Organe im Körper versorgt. 

In Ruhe werden von einem gesunden Herzen 

etwa 5 Liter Blut pro Minute gepumpt. Die 

meisten Invertebraten, etwa Insekten, Krebse 

und Würmer, besitzen hingegen ein offenes 

Kreislaufsystem, bei dem das »Blut«, bei Insekten 

spricht man von Hämolymphe, vom Herzen 

durch die Kontraktion der Herzzellen 

durch die gesamte Körperhöhle geleitet wird. 

Bemerkenswerterweise ähneln sich viele 

der molekularen Prozesse, die während der 

Embryogenese für die Bildung eines funkti- 

onsfähigen Herzens in Insekten oder dem 

Menschen wichtig sind, stark. Selbst typische 

Alterungsprozesse, die beim Menschen die 

Funktionsfähigkeit des Herzens mit zunehmendem 

Lebensalter beeinträchtigen, sind bei 

Insekten gefunden worden. In unserer Arbeitsgruppe 

untersuchen wir daher an der 

Fruchtfliege Drosophila melanogaster wie ein 

Herz konstruiert ist, wie es funktioniert und 

welche Gene für die Herzbildung wichtig sind, 

da uns hier eine erstaunliche Vielzahl an experimentellen 

Möglichkeiten zu Verfügung 

steht. Für unsere Untersuchungen im Labor 

nutzen wir neben molekularbiologischen und 

genetischen Arbeitstechniken auch hochmoderne 

bildgebende Verfahren, die es uns erlauben, 

die Entstehung des Herzens und des- 

Abbildung 1 zeigt einen Drosophila-Embryo, bei dem mit Hilfe der Laser-Scanning-Mikroskopie mehrere Organsysteme 

sichtbar gemacht wurden. Das mit Hilfe von Antikörpern blau markierte Nervensystem erstreckt sich entlang 

der Bauchseite des Tieres. Die rot gefärbte Muskulatur dient der Fortbewegung der Larve. Das grün leuchtende Herz 

ist für die Zirkulation der Körperflüssigkeit verantwortlich. Das Kreislaufsystem der Insekten besteht im Wesentlichen 

aus einem einfach aufgebauten Herzrohr.

Abbildung 2 Mit Hilfe der Elektronenmikroskopie lassen sich Zellen 

sehr genau untersuchen. Die Abbildung zeigt einen Querschnitt 

durch das Drosophila-Herz. Es wird deutlich, dass jeweils 

zwei Herzzellen durch ihre besondere Form ein Lumen bilden, 

durch das das Blut hindurch strömen kann. Auf der linken Seite 

ist eine Herzmuskelzelle (Kardiomyocyte) grün unterlegt. Das Herz 

wird von Perikardzellen begleitet, die hier gelb eingefärbt wurden. 

sen Funktion im lebenden Tier ohne operative Eingriffe 

direkt verfolgen zu können. Unser besonderes Augenmerk 

gilt sowohl jenen Prozessen, die auf der Ebene einzelner 

Herzzellen ablaufen, als auch denjenen, die dafür sorgen, 

dass Zellen miteinander kommunizieren und untereinander 

Netzwerke bilden. So untersuchen wir Drosophila- 

Mutanten, bei denen der »Klebstoff« zwischen Zellen im 

Herz fehlerhaft verarbeitet wird. Aus diesen Analysen 

wollen wir lernen, wie Zellverbindungen in Organsystemen 

hergestellt werden. Weitere Projekte befassen sich 

mit den Bildungsleistungen der Herzzellen. Während der 

Embryogenese nehmen Herzzellen eine bestimmte Form 

an, die zur Bildung eines inneren Lumens führt. Durch 

dieses Rohr wird später das »Blut« gepumpt. Dazu sind 

bestimmte in Mikrokompartimenten lokalisierte Membranproteine 

notwendig, die ein Verschließen des Herzlumens 

verhindern. Andere Zellen des Herzrohrs hingegen 

nehmen eine gänzlich andere Gestalt an und bilden Herzklappen, 

die einen Rückfluss des »Blutes« verhindern. Wir 

erforschen derzeit, welche molekularen Mechanismen der 

Differenzierung solcher Spezialisierungen zugrunde liegen. 

Eine besondere Gruppe von Proteinen, die an Zell - 

oberflächen katalytische Funktionen übernehmen, steht 

dabei im Mittelpunkt des Interesses. Ein weiteres aktuelles 

Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entstehung 

und Funktion von speziellen Kreislauforganen, die ausschließlich 

der Bildung und Versorgung von Insektenflügeln 

dienen. Ohne diese »Extraherzen« können Fliegen 

nicht fliegen, da ihre Flügel funktionslos sind. Aus evolutionsbiologischer 

Sicht sind solche Flügelherzen von großer 

Bedeutung, da sie den Erfolg der flugfähigen Insekten 

erst ermöglichten. 

Abbildung 3 Die Erforschung 

von Mutanten, also Tieren mit 

genetischen Defekten, spielt bei 

unseren Untersuchungen eine 

sehr wichtige Rolle. Das Bild oben 

links zeigt Ausschnitte aus dem 

Herzen eines normalen und eines 

fehlentwickelten Drosophila-Embryos. 

Die aufgetretene Mutation 

führt zu einem lückenhaften Aufbau 

wichtiger Herzstrukturen. 

Aus der Analyse solcher Mutanten 

lernen wir, welche molekularen 

Prozesse für die Bildung eines 

funktionsfähigen Herzens wichtig 

sind. Mit Hilfe von gentechnischen 

Methoden werden Proteine 

gezielt verändert um so ihre 

Funktion im lebenden Tier zu studieren 

(oben rechts). Häufig müssen 

Proteine gereinigt und isoliert 

werden. Arbeiten mit in Kultur 

gezüchteten Zellen werden daher 

immer bedeutsamer. Das Bild 

unten links zeigt eine Insektenzelle 

in Kultur, bei der verschiedene 

künstlich eingebrachte Proteine 

in unterschiedlichen Farben 

sichtbar gemacht wurden. Ergänzend 

sind biochemische Untersuchungen 

notwendig, bei denen bspw. mit Hilfe von Antikörperbasierten-Techniken erforscht wird, ob wichtige Komponenten der Zelle normal gebildet werden. 

Die Abbildung unten rechts zeigt eine solche Analyse. Im mutanten Tier ist deutlich zu sehen, dass ein wichtiges Protein fehlt. 

41 

Entwicklungsbiologie


Dordel, J., Fisse, F., Purschke, G. 

and Struck, T.H. (2010) Phylogenetic 

position of Sipuncula derived 

from multi-gene and phylogenomic 

data and its implication for 

the evolution of segmentation. J. 

zool. Syst. Evol. Res. 48: 197-207. 

Arendt, D., Hausen, H. and 

Purschke, G. (2009) The »division 

of labour« model of eye evolution. 

Phil. Trans. R. Soc. B 364: 2809- 

2817. 

Suschenko, D. and Purschke, G. 

(2009) Ultrastructure of pigmented 

adult eyes in errant polychaetes 

(Annelida) - implications for 

annelid evolution. Zoomorphology 

128: 75-96. 

Purschke, G. and Hausen, H. 

(2007) Lateral organs in sedentary 

polychaetes (Annelida) – Ultrastructure 

and phylogenetic significance 

of an insufficiently known 

sense organ. Acta Zool. (Stockh.) 

88: 23-39. 

Purschke, G., Arendt, D., Hausen, 

H. and Müller, M. C. M. (2006) 

Photoreceptor cells and eyes in 

Annelida. In: Harzsch, S., Melzer, R. 

(eds.) Origin and evolution of arthropod 

visual systems. Arthr. 

Struct. Dev. 35: 211-230. 

Bartolomaeus, T. and Purschke, G. 

(2005; eds.) Morphology, Molecules, 

Evolution and Phylogeny in 

Polychaeta and related Taxa. Hydrobiologia 

535/536: 1-387. 

Kontakt 

Apl. Prof. Dr. Günter Purschke 

Telefon: +49 (0)541 969 2857 

Fax: +49 (0)541 969 2587 

E-Mail: purschke@biologie.uniosnabrueck.de 


42 

Zoologie 

AG Zoologie-Entwicklungsbiologie 

Morphologie, Evolution und Phylogenie 

Die zentrale Fragestellung der systematischen Zoologie ist die Erforschung der Evolution 

und Stammesgeschichte (Phylogenie) der vielzelligen Tiere und ihrer Organsysteme. Die 

Beschreibung der Vielfalt der Arten, ihrer inneren und aüßeren Strukturen sowie ihrer Biologie 

ist ein wesentliches Aufgabengebiet, die Einordnung der Arten gemäß ihrer Verwandtschaften 

sowie die Rekonstruktion ihrer Entstehung ein weiteres. Wie kommt es trotz vieler 

grundsätzlicher Gemeinsamkeiten in zahlreichen biochemischen und genetischen Prozessen 

dennoch zu einer derart großen Vielfalt? So besitzen beispielsweise die ursprünglichsten 

Metazoa nur 4 Zelltypen, Saügetiere dagegen mehr als 400. Die Zahl der für Proteine kodierenden 

Gene differiert im Vergleich jedoch nur wenig. 

Schwerpunkte der eigenen Untersuchungen liegen 

auf den Ringelwürmern, Annelida, und den 

wahrscheinlich mit ihnen verwandten höheren 

Taxa innerhalb der so genannten Lophotrochozoa. 

Durch ihre große Diversität und ihr hohes 

phylogenetisches Alter sind die Anneliden sehr 

gut geeignet, an ihnen neben speziellen Fragestellungen 

auch allgemeine Probleme zur Evolution, 

Systematik, Phylogenie und Funktionsmorphologie 

zu untersuchen. Neben konventionellen 

Techniken werden moderne Methoden 

der Lichtmikroskopie (konfokale Laserscanningmikroskopie) 

ebenso eingesetzt wie die Rasterund 

Transmissionselektronenmikroskopie, daneben 

auch molekulare Methoden. Untersucht 

werden unter anderem Evolution und Diversität 

von Augen und Photorezeptorzellen, Nervensystem 

und Hautmuskelschlauch sowie die 

A 

50 µm 

B 

20 µm 

no 

g 

ci 

Tiefenphylogenie und Artbildungsprozesse 

(Abb. 1). So besitzen beispielsweise die meisten 

Arten mehr als einen morphologisch distinkten 

Augentyp, mehrere verschiedene Photorezep - 

torzellen und unterschiedliche Sehpigmente, 

die jeweils eine unterschiedliche Evolutionsge - 

schich te aufweisen und dementsprechend auch 

phylogenetische Signale tragen: Innerhalb der 

Anneliden ist ein bei Tieren einmaliger Photorezeptorzellentyp 

entstanden, dessen Evolutionsgeschichte 

nachgezeichnet werden konnte. 

Derartige Lichtsinneszellen, die als Phaosome 

bezeichnet werden, gibt es nur bei Gürtelwürmern, 

zu denen auch die bekannten Regenwürmer 

gehören. Primär kommen diese Zellen nicht 

in Augen vor; Augen sind in dieser Teilgruppe 

offensichtlich zweimal unabhängig entstanden. 

sc 

1 µm 

pc 

C 

D 

2 µm 

Abbildung 1A Whole-mount-insitu-hybridisation 

zum Nachweis 

der Expression eines Sehfarbstoffes 

(Pfeilköpfe) in Photorezeptorzellen 

bei einem Egel (Helobdella 

robusta). 

Abbildung 1B Gehirn (g) mit 

zahlreichen abgehenden Nerven 

eines Polychaeten (Scoloplos armiger) 

im konfokalen Laserscanningmikroskop, 

markiert mit 

einem Antikörper gegen acetyliertes 

α-Tubu lin, Tiefenkodierung 

erlaubt räum liche Zuordnung. 

no Nuchalorgan, ein chemisches 

Sin nesorgan; Pfeilköpfe 

zeigen auf isolierte Photorezeptorzellen. 

Abbildung 1C Markierte Sinneszelle 

aus B im Transmissionselektronenmikroskop 

(TEM); ci Cilien. 

Abbildung 1D Kleines Auge 

desselben Polychaeten im TEM 

mit Pigment- und Sinneszellen 

(pc, sc)

Direktorin 

Prof. Dr. Sabine Zachgo 

Telefon: +49 (0) 541 969 2840 

Kustos 

PD Dr. Nikolai Friesen 

Telefon: +49 (0) 541 969 2738 

Technischer Leiter 

Ulrich Rösemann 

Telefon: +49 (0) 541 969 2704 

Sekretariat 

Jutta Doch 

Telefon: +49 (0) 541 969 2739 

Fax: +49 (0) 541 969 2724 

Adresse 

Botanischer Garten der 


Albrechtstr. 29 


Internet: http://www.biologie. uniosnabrueck.de/bogos 

44 

Wendeltreppe im Regenwaldhaus 

Botanischer Garten 

Der Botanische Garten 

der Universität Osnabrück 

Das zentrale Anliegen des Botanischen Gartens 

ist es, die pflanzliche Artenvielfalt unserer 

Erde, ihre Biodiversität, zu erforschen, zu erhalten 

und zu vermitteln. 

Als universitärer Garten bietet er wesentliche 

Voraussetzungen für Forschung und Lehre. 

Die Freilandversuchsflächen und eine Vegetationshalle 

werden von Studierenden und Wissenschaftlern 

des Fachbereichs regelmäßig genutzt, 

um experimentelle Forschungsarbeiten 

durchzuführen. Er hat sich darüber hinaus zu 

einem Anziehungspunkt für eine stetig wachsende 

Zahl von Besuchern entwickelt. Die rund 

5,6 Hektar große Kernanlage befindet sich in 

einem ehemaligen Steinbruch in unmittelbarer 

Nähe zum Fachbereich Biologie/Chemie. In 

neun Gewächshäuser und einer Vegetationshalle 

für Aufzucht und Versuche, sowie verschiedenen 

Freiflächen, sind Pflanzen aus aller 

Welt vertreten. Schwerpunkte im Freiland sind 

die Wälder Nordamerikas und Eurasiens und 

die Pflanzen der Gebirge Europas und Asiens 

sowie themenbezogene Abteilungen zu Arzneipflanzen 

und Duftpflanzen sowie Genetik. 

Das Alpinum mit Pflanzen aus den Hochgebirgen 

Europas und die Euroasiatische Steppe 

sind für den nordwestdeutschen Raum einmalige 

Anlagen. 

Das 1997 fertig gestellte Regenwaldhaus 

ist seit 1998 für die Öffentlichkeit zugänglich. 

Hier werden die verschiedenen Ausprägungen 

des Tieflandregenwaldes im Amazonasbecken 

mit ca. 800 tropischen Pflanzenarten dargestellt. 

Über eine Wendeltreppe im 21 m hohen, 

die Steilwand überragenden 

Haus, können die Besucher Einblick 

in die Kronenregion erhalten. 

Das Regenwaldhaus ist mit 

seiner Architektur und Bepflanzung 

sowie den dort lebenden 

Fröschen ein besonderer Anziehungspunkt 

des Gartens. 

Die fußläufige Anbindung des 

benachbarten, zweiten Steinbruchs 

am Westerberg an den 

Botanischen Garten wurde 2010 

realisiert. Die Anbindung schafft 

die Voraussetzung für die Sicherung 

dieses 2,7 Hektar großen 

gefährdeten und geschützten 

Biotops. Programme zum Ausbau 

von Fledermausquartieren, zur 

Schwäbische Alb 

Feldversuch 

Botanischer Garten, Ausblick von der Wendeltreppe

Eingrenzung des Wachstums von invasiven, standortfremden 

Pflanzen (Neophyten wie die Herkulesstaude und der 

Japanische Knöterich) sowie die Errichtung eines Insekten- 

Allium-Beet 

hotels dienen dazu, dieses stadtnahe Biotop zu schützen. 

Durch dieses erweiterte, duale Gartenkonzept, kann jetzt 

sowohl globale Biodiversität, in verschiedenen Erdregionen 

lebende Pflanzengesellschaften, als auch heimische, gefährdete 

Artenvielfalt gezeigt und bewahrt werden. 

Der gesamte Pflanzenbestand des Gartens umfasst ca. 

8000 Arten und ist EDV-erfasst. Für Lehre und Forschung 

werden kontinuierlich die wissenschaftlichen Pflanzensammlungen 

des Gartens ausgebaut. So bieten die vorhandenen 

Lebendsammlungen der Lauchgewächse (Alliaceae) 

mit ca. 250 Arten und 1800 Akzessionen und der 

Brassicaceen (Kreuzblütler, mit ca. 200 Arten und 500 Akzessionen) 

hervorragende Möglichkeiten für die Erforschung 

evolutionärer Prozesse. Am Botanischen Garten 

wurde 2003 die Loki Schmidt - Genbank für Wildpflanzen, 

die erste offizielle Saatgutbank für einheimische Wildpflanzenarten 

initiiert. Im Juni 2009 startete das nationale 

WEL Genbankprojekt (Wildpflanzen für Ernährung und 

Landwirtschaft), an dem drei weitere Botanische Gärten 

Öffnungszeiten Freigelände 

Sommerhalbjahr Winterhalbjahr 

1. April bis 30. September 1. Oktober bis 31. März 

Montags – Freitags 08.00 – 20.00 Uhr 

Samstags 14.00 – 20.00 Uhr 

Sonn- und Feiertags 10.00 – 20.00 Uhr 

Allium ramosum 

aus Berlin, Regensburg und Karlsruhe sich mit dem Ziel 

beteiligen, deutschlandweit in einem Netzwerk Saatgut 

von bedeutenden wildlebenden Verwandten unserer Nutzpflanzen 

zu beproben und damit für weitere Forschungen 

und Anwendungszwecke zu erhalten. 

Die Umweltbildungseinrichtung des Botanischen Gartens, 

die Grüne Schule, bietet vielfältige generationsübergreifende 

Veranstaltungen an, in denen botanische Inhalte 

und faszinierende biologische Zusammenhänge vermittelt 

werden. Studenten/innen können in einer Lehrveranstaltung 

das Wissen erwerben, einen ›Gartenführerschein‹ zu 

erhalten, um dann selbstständig Führungen durchzuführen. 

Der Bau des ›Bohnenkamp-Hauses im Botanischen 

Garten‹, eines neuen biologischen Bildungszentrums im 

Botanischen Garten, wurde durch großzügige Unterstützung 

der Bohnenkamp-Stiftung, sowie der Universität und 

des Landes Niedersachsen möglich. 

Der ›Freundeskreis Botanischer Garten der Universität 

Osnabrück e.V.‹ wurde im September 1986 gegründet. Er 

unterstützt den Ausbau des Gartens und seine Umweltbildungsaufgaben 

maßgeblich durch sein vielfältiges ehrenamtliches 

Engagement. 

Montags – Freitags 08.00 – 16.00 Uhr 

Samstags geschlossen 

Sonn- und Feiertags 10.30 – 16.00 Uhr 

Die Öffnungszeiten für das Regenwaldhaus können den aktuellen Anschlägen entnommen werden. 

45 

Botanischer Garten

Physiologie und Dynamik 

zellulärer Mikrokompartimente 

Sonderforschungsbereich 944 

Ein Sonderforschungsbereich (SFB) ist der einem gemeinsamen wissenschaftlichen Thema gewidmete Forschungsverbund 

mehrerer Arbeitsgruppen. Ein SFB wird in einem auf wendigen Verfahren beantragt, anschließend von einem Konsortium 

aus Fach wissenschaftlern begutachtet und im Falle der Bewilligung für festgelegte Antrags perioden (4 Jahre) 

mit jeweils mehreren Millionen Euro durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. 

Daher sind Sonderforschungsbereiche wesentliche Elemente der Profilbildung von Instituten oder Fachbereichen. 

Die Forschungsgelder werden vor allem für Stellen, Verbrauchsmittel und spezielle apparative Ausstattung verwendet. 

Die Laufzeit eines SFB ist auf 12 Jahre begrenzt. 

Die Biologie der Universität Osnabrück hat eine lange und erfolgreiche 

SFB-Tradition. Seit nunmehr 27 Jahren existieren 

durch gehend Sonderforschungsbereiche im Fachbereich, die 

sich auf Membranproteine (SFB 193, 1983-1998) und deren 

Funktion innerhalb von Zellen (SFB 431, 1999-2010) fokussiert 

haben. 

Im Januar 2011 begann der SFB 944 »Physiologie und Dynamik 

zellulärer Mikrokompartimente« seine Arbeit. Insgesamt 

13 Arbeitsgruppen untersuchen die Organisation von 

Proteinen und Lipiden im zellulären Zusammenhang. 

Lebende Organismen bestehen aus sehr unterschiedlichen 

Zellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen. Diese speziellen 

Funktionen erfordern die Untergliederung der Zellen in weitere 

Reaktionsräume, die Organellen genannt werden. Dazu 

zählt beispielsweise der Zellkern. Eine Vielzahl verschiedener 

Proteine bildet bzw. wirkt an diesen Substukturen und organisiert 

so das zelluläre Geschehen. Die Wirkmechanismen dieser 

Proteine werden durch ihre unmittelbaren (Mikro-) Umgebungen 

bestimmt, die ihrerseits aus anderen Proteinen und 

Membranen zusammengesetzt sein können. Im weitesten 

Sinne lässt sich eine Zelle mit einer hochspezialisierten Fabrik 

Abb. 2 Endosomen einer Hefezelle (grün) in der Nähe der Vakuole (lila) 

46 

SFB944 

Physiology & 

Dynamics of 

Cellular Microcompartments 

Abb. 1 Ribonucleotid-Granulae (grün) im Zytosol einer Nervenzelle. Das 

Zytoskelett ist blau eingefärbt. 

vergleichen, in der an genau festgelegten Orten Produkte hergestellt 

oder weiterverarbeitet werden. 

Die am SFB beteiligten Gruppen versuchen aufzuklären, 

wie die jeweilige Mikro umgebung eines Proteins die Funktionsweise 

eines Organells und letztlich der ganzen Zelle beeinflusst. 

Von besonderem Interesse für den neuen SFB 944 

ist die raum/zeitliche Veränderung solcher Mikrokompartimente 

und ihre Bedeutung für das (Über-)leben von Organismen. 

Ziel des SFB 944 ist das Aufdecken allgemein gültiger 

Prinzipien der Organisation von suborganellaren Strukturen 

und ihrer Physiologie. 

Eine derart komplexe Fragestellung erfordert ein 

umfangreiches zellbiologisches und biophysikalisches Methodenarsenal: 

Von der Identifikation neuer Komponenten über 

ihre Verortung und Dynamik mittels hochauflösender Mikroskopie 

bis hin zur quantitativen Analyse der Wechselwirkungen. 

Die apparative Infrastruktur der Biologie wird mit Hilfe 

des neuen Sonderforschungsbereiches erweitert werden, und 

sie steht allen Arbeitsgruppen zur Verfügung. 

Der SFB 944 zeichnet sich auch durch die fächerübergreifende 

Zusammenarbeit von Arbeitsgruppen aus der Osnabrücker 

Biologie, Physik und Mathematik sowie der AG Biophysik 

der Universität Münster aus.

Abb. 3 Untersuchung von Mikrokompartimenten auf der Plasmamembran 

menschlicher Zellen mittels 3-Farben-Höchstauflösungsmikroskopie. 

Die Proteinuntereinheiten IFNAR1 (grün) 

und IFNAR2 (rot) des Typ I-Interferonrezeptors sowie das 

Aktin-Zytoskelett (blau) wurden in lebenden Zellen, die aus der 

dauerhaften Gewebekultur eines menschlichen Gebärmutterhalstumors 

stammen, mit photoschaltbaren Fluoreszenzfarbstoffen 

markiert.. Anschließend können dann durch sukzessive 

Photoaktivierung einzelne Fluorophore mit einer Genauigkeit 

von ca. 20 nm lokalisiert werden. Aus diesen Einzelmessungen 

lassen sich Bilder mit einer etwa zehnfach höheren Auflösung 

erhalten als mit üblichen Fluoreszenzmikroskopie-Techniken. Im 

Übersichts bild (A) sind die Konturen der Zelle erkennbar. Im 

Ausschnitt (B) sind mehrere Bereiche mit charakteristischer 

submikroskopischer Organisation der beteiligten Proteine noch 

weiter vergrößert dargestellt. Durch die sehr hohe Auflösung 

wird die Organisation einzelner IFNAR1- und IFNAR2-Moleküle 

entlang zytoskelettaler Strukturen erkennbar.

Promovieren in Biologie 

Doktorandenprogramme 

Die Osnabrücker Biologie bietet jungen Nachwuchswissenschaftlerinnen 

und Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit, 

im Rahmen strukturierter Programme zu promovieren. 

So werden zu Beginn einer Promotion gezielte Fördermöglichkeiten, 

etwa zum Erwerb von zusätzlichen Sprachkenntnissen, 

vorgestellt und individuelle Empfehlungen erarbeitet. 

In den verschiedenen Programmen werden spezielle Vorlesungen, 

Workshops und Seminare für unsere Promovierenden 

angeboten. 

Graduiertenkolleg »Cell and Tissue Differen - 

tiation from an integrative perspective« 

Zellen sind die Grundbausteine des Lebens. Im Graduiertenkolleg 

wird untersucht, welche molekularen Prozesse Differenzierungsleistungen 

zugrunde liegen. Was befähigt Zellen, 

Gewebe und Organe zu bilden? Forscher aus unterschiedlichen 

Bereichen der Biologie, Chemie und Physik arbeiten in 7 

Einzelprojekten an dieser Fragestellung und nutzen hierfür die 

hochmoderne mikroskopische und molekularbiologische Ausstattung 

in unseren Instituten. Die Promovierenden werden 

durch eine intensive individuelle Beratung, durch begleitende 

Seminare und im Rahmen von auswärtigen Workshops betreut. 

Infos unter: http://www.biologie.uni-osnabrueck.de/ 

GraduiertenkollegUosBio/ oder beim Sprecher des Kollegs 

(Prof. Dr. Achim Paululat, paululat@biologie.uni-osnabrueck.de). 

48 

Doktorandenprogramme 

Promotionsstudiengang »Membranen und zelluläre 

Kommunikation« 

Im vom Land Niedersachsen mit 8 Lichtenberg-Stipendien 

geförderten Promotionsstudiengang »Membranen und zelluläre 

Kommunikation« erforschen Nachwuchswissenschaftlerinnen 

und Nachwuchswissenschaftler mittels molekularer, 

biochemischer und biophysikalischer Techniken die zell- und 

entwicklungsbiologischen Eigenschaften von Zellen. Dabei 

stehen Fragestellungen im Vordergrund, die der Biologie von 

Membranproteinen und ihrer Beteiligung an Signalwegen und 

der Wechselwirkung zwischen Zellen gewidmet sind. Am 

Forschungs- und Ausbildungsprogramm nehmen 10 Arbeitsgruppen 

aus der Biologie sowie jeweils eine Arbeitsgruppe aus 

der Chemie und Physik teil. Wesentliche Teile des Ausbildungsprogramms 

werden gemeinsam mit dem Graduiertenprogramm 

des SFB955 (IRTG) koordiniert. Infos unter: 

http://www.uni-osnabrueck.de/standard_en/160_11357.html oder 

beim Sprecher des Kollegs (Prof. Dr. Achim Paululat, 

paululat@biologie.uni-osnabrueck.de). 

International PhD interchange program (IPID) 

Osnabrück-Oviedo 

Die biologische Forschung entwickelt sich immer mehr zu 

einer Disziplin, in der internationale Zusammenarbeit essentiell 

ist. Im Rahmen seines IPID-Programms fördert der Deut-

sche Akademische Austauschdienst (DAAD) seit Oktober 

2010 die Internationalisierung der Doktorandenausbildung 

in einem bilateralen Projekt zwischen der Universität 

Osnabrück und der Universität Oviedo (Spanien). 

Ziel des Programms ist die Verleihung der Promotionsurkunde 

gleichzeitig von beiden Universitäten an die erfolgreichen 

Absolventen. Durch das IPID werden kurze 

und mittelfristige Aufenthalte der Doktoranden in Laboratorien 

der Partneruniversität finanziert, aber auch 

Gastvorträge von renommierten Wissenschaftlern, sowie 

Sprachkurse (Spanisch für deutsche Doktorand(inn)en, 

wissenschaftliches Englisch für Teilnehmer aus beiden 

Partneruniversitäten) und jährliche Treffen der Projektpartner. 

Von Seiten der Universität Osnabrück sind zur 

Zeit fünf Arbeitsgruppen (Biochemie, Genetik, Mikrobiologie, 

Neurobiologie, Zoologie) mit jeweils 1-2 Dok to - 

ran d(in n)en am Programm beteiligt, was durch eine 

ähnliche Zahl von Arbeitsgruppen an der Universität 

Oviedo komplementiert wird. Infos unter: http:// www. 

biologie.uni-osnabrueck.de/ipid/IPID_O-O/Home.html 

oder beim Sprecher des Kollegs (Prof. Dr. Jürgen Heinisch, 

heinisch@ biologie.uni-osnabrueck.de). 

IRTG (SFB-Kolleg) 

Die »Integrated Research Training Group (IRTG)« des 

Sonderforschungsbereiches 944 »Physiologie und Dynamik 

zellulärer Mikrokompartimente« ergänzt das Forschungsprogramm 

des SFB, in dem es ein strukturiertes 

Ausbildungs- und Betreuungsprogramm für Promovierende 

organisiert und bereitstellt. Die IRTG ist Teil des 

»Zentrums für Promovierende der Uni versität Osnabrück 

(ZePrOS)« und hat das Ziel, eine interdisziplinäre und 

problemorientierte Ausbildung auf Graduiertenniveau in 

physikalischen, biophysikalischen, biochemischen und 

zellbiologischen Techniken sowie im Bereich der mathematischen 

Bildanalyse zu ermöglichen. Die Internationalisierung 

wird durch ein studentisches Austauschprogramm 

mit verschiedenen Partnerlabors gefördert. Infos 

unter www.biologie.uni-osnabrueck.de > Forschung 

oder bei den Sprechern und der Koordinatorin (Prof. Dr. 

Roland Brandt, brandt@biologie.uni-osnabrueck.de, 

Prof. Dr. Renate Scheibe, scheibe@biologie.uni-osnabrueck.de, 

Prof. Dr. Heinz-Jürgen Steinhoff, hsteinho@uniosnabrueck.de, 

Koordinatorin: Katrin Klempahn, klempahn@biologie.uni- 

osnabrueck.de) 

49 

Doktorandenprogramme

Experimentelles Lernlabor »Explain-OS« 

und NaT-Working-Projekt 

Kooperation Schule – Universität 

Der Fachbereich Biologie/Chemie unterstützt seit vielen Jahren Schulen bei der Gestaltung eines modernen Biologieunterrichts. 

Im Rahmen von zwei Projekten, die hier kurz vorgestellt werden, gibt es verschiedene Kooperationsmöglichkeiten: 

Das experimentelle Lernlabor Explain-OS bietet ein- oder mehrtägige Kurse, die den Schülerinnen und Schülern erste 

Einblicke in die Arbeitsweisen in einem Forschungslabor ermöglichen. Als alternative Möglichkeit bietet das Osnabrücker 

NaT-Working Projekt Experimentierkoffer, mit deren Hilfe schülergerechte Versuche direkt in der Schule durchgeführt 

werden können. Durch beide Projekte ist ein ständig wachsendes Kooperationsnetzwerk mit mittlerweile mehr als 70 teilnehmenden 

Schulen entstanden. 

Das experimentelle Lernlabor Explain-OS 

Schülerlabore erfüllen eine wichtige Funktion als außerschulische 

Lernstandorte. In einer experimentellen Wissenschaft 

wie der Biologie bieten Schülerlabore einzigartige Möglichkeiten, 

den Regelunterricht sinnvoll um neue und teilweise 

aufwendige naturwissenschaftliche Arbeitsweisen zu ergänzen. 

In einem Schülerlabor können schülergerechte Experimente 

angeboten werden, die aufgrund des technischen Bedarfs 

in der Schule nicht durchführbar sind. Auf diese Weise 

lassen sich aktuelle Themen der Biologie in den Unterricht integrieren 

und Bezüge zwischen den schulischen Curricula und 

der modernen Forschung herstellen. Darüber hinaus bietet 

sich Schülerinnen und Schülern durch den Besuch eines universitären 

Schülerlabors die Möglichkeit, eine Universität und 

ihre fachspezifischen Studienangebote »vor Ort« kennen zu 

lernen. 

Die Osnabrücker Biologie eröffnete das experimentelle Lernlabor 

»Explain-OS« im Januar 2008. Mit Mitteln der Hoch- 

schule und der Universitätsgesellschaft wurde ein Forschungslabor 

im Biologiehauptgebäude für die Bedürfnisse eines Schülerlabors 

umgebaut und 25 Schüler-Arbeitsplätze apparativ 

ausgestattet. 

50 

Kooperation Schule-Uni 

Durch das Schülerlabor eröffnen sich neue Wege in der Ausbildung 

von Lehramtsstudierenden. Viele Studierende nutzen 

die Möglichkeit, im Rahmen ihrer Bachelor- und Masterabschlussarbeiten 

schülergerechte Experimente zu entwickeln 

und didaktisch auszuarbeiten. Häufig ergibt sich dabei die Gelegenheit, 

diese Experimente direkt mit Schülerinnen und 

Schülern zu erproben. Auf diese Weise werden die experimentellen 

und didaktischen Fähigkeiten der Studierenden an einem 

konkreten Beispiel geschult und die neu erarbeiteten didaktischen 

Konzepte kommen direkt zur Anwendung. Viele der aktuell 

angebotenen Kurse im Explain-OS basieren auf diesen Abschlussarbeiten 

von Absolventen der letzten Jahre. Der Hauptteil 

der Kurse ist so angelegt, dass sich Schülerinnen und Schüler 

innerhalb einer dreistündigen Veranstaltung mit einem 

Thema intensiv in Theorie und Praxis auseinandersetzen. Sie 

können beispielsweise »Laktose-freie Milch« selbst herstellen, 

indem sie ein Laktose-spaltendes Enzym aus einem Rohextrakt 

reinigen und Milch aus dem Supermarkt damit behandeln. Ein 

weiteres Beispiel ist die Plasmidisolation aus Bakterien, gefolgt 

von einem Schnitt der Plasmid-DNA mit Restriktionsenzymen 

und einer Trennung der DNA-Fragmente in einer Agarosegelelektrophorese. 

Das am häufigsten gewählte Angebot behandelt 

die Erstellung eines genetischen Fingerabdrucks mit Hilfe 

der Polymerasekettenreaktion, wodurch man sehr schnell »dem

Täter auf die Spur« kommen kann. Schülerinnen und 

Schüler erhalten hier die Möglichkeit, wissenschaftlichen 

Erkenntnisgewinn hautnah zu erleben, zu gestalten und 

Experimente zum Teil selbstständig zu planen. Aktuell 

umfasst das Angebot elf verschiedene Versuche für die 

Klassenstufen 10 bis 13. Eine Ausweitung des Angebotes 

für jüngere Schülerinnen und Schüler ist in Planung. Bislang 

haben mehr als 3000 Schülerinnen und Schüler die 

Angebote des Explain-OS genutzt. 

Neben den klassischen dreistündigen Veranstaltungen 

bietet Explain-OS auch die Möglichkeit für mehrtägige 

Kurse im Rahmen von Klassenfahrten. Interessant sind 

hier vor allem die zahlreichen Kooperationen mit vielen 

anderen naturwissenschaftlichen Einrichtungen in Osnabrück. 

Das Schülerlabor bietet außerdem Unterstützung bei 

der Erstellung von Facharbeiten oder im Rahmen von 

»Jugend forscht« an. Schließlich beteiligt es sich seit 

Jahren an der Osnabrücker Herbstakademie und bei der 

Begabtenförderung im Rahmen der Biologie-Olympiade. 

Explain-OS erhält großzügige finanzielle Unterstützung 

durch die Stiftung Stahlwerk Georgsmarienhütte 

und die Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Dies ermöglicht 

die im Vergleich zu anderen Schülerlaboren sehr 

niedrigen Teilnahmegebühren. 

Das Osnabrücker NaT-Working-Projekt »Wie 

Wissenschaft Wissen schafft« 

Eine zweite Möglichkeit der Kooperation zwischen der 

Osnabrücker Biologie und den Schulen bietet das NaT- 

Working Projekt »Wie Wissenschaft Wissen schafft«. Im 

Rahmen dieses durch die Robert-Bosch-Stiftung geförderten 

Vorhabens, das im März 2005 startete, wurden 

in sieben Arbeitsgruppen Experimentierkoffer in Kooperation 

mit einer Gruppe von Lehrerinnen und Lehrern 

entwickelt und zusammengestellt. Diese Koffer, die den 

Schulen kostenlos zur Verfügung gestellt werden, ermöglichen 

die Durchführung einer Vielzahl von mo - 

dernen Experimenten im Biologieunterricht in den 

Sekundarstufen I und II. Mit dem »Genetik-Koffer« beispielsweise 

lässt sich die Regulation des Laktose-Stoffwechsels 

bei Bakterien durch einen einfachen Enzymtest 

untersuchen. Der Zoologie-Koffer bietet Experimente zur 

Anatomie und zum Lebenszyklus der kleinen Taufliege 

Drosophila melanogaster. Der Cytologie-Koffer ermöglicht 

die lichtmikroskopische Analyse verschiedener 

Zellzyklusstadien von Pflanzen. Außerdem sind Experimente 

aus den Bereichen der Gewässerökologie, der 

pflanzlichen Photosynthese oder der Pflanzenphysiologie 

enthalten. 

In Ergänzung zu den angebotenen Experimenten 

bieten Dozenten des Fachbereichs an, in den Schulen 

Vorträge zu aktuellen biologischen Themen zu halten. 

Ausführliche Informationen unter 

www.explain-os.de 

www.biologie.uni-osnabrueck.de/natworking 

Didaktisch-wissenschaftliche Leitung Jun. Prof. Dr. 

Susanne Menzel (menzel@biologie.uni-osnabrueck.de) 

Fachbiologisch-wissenschaftliche Leitung Lernlabor & 

Projektleitung NaT-Working Priv.-Doz. Dr. Knut Jahreis 

(jahreis@biologie.uni-osnabrueck.de) 

51 

Kooperation Schule-Uni

Campbell/Reece - Biologie 

Zur deutschen Ausgabe des »Campbell« 

Der Campbell ist eines der am weitesten verbreiteten deutschsprachigen 

Biologie-Lehrbücher. Die ebenso attraktive wie herausfordernde 

Überarbeitung eines solchen Buches erfordert 

die Kompetenzen möglichst vieler und unterschiedlicher naturwissenschaftlicher 

Fachgebiete. Die neu vorgelegte Auflage 

wäre daher ohne die Bereitschaft der Dozentinnen und Do- 

© Pearson Education Deutschland GmbH, mit Genehmigung 

52 

Campbell 

zenten der Osnabrücker Biologie zur Übernahme fachbezogener 

Lektorate nicht möglich gewesen. 

Gegenüber dem amerikanischen Original wurde eine Vielzahl 

von Aktualisierungen vorgenommen, darüber hinaus auch 

Fehler und Ungenauigkeiten terminologischer, nomenklatorischer, 

inhaltlicher und anderer Art bereinigt. Ziel der Überarbeitung 

war zum einen der Erhalt des amerikanischen Charakters 

der Originalversion in ihrem didaktischen Aufbau, zum 

anderen die gute Verwendbarkeit in der universitären und 

schulischen Lehre. 

Daher wurde eine Vielzahl von Beispielen durch solche aus 

deutschen und europäischen Lebensräumen mit ihrer Pflanzen- 

und Tierwelt sowie ihren Lebensgemeinschaften ersetzt. 

Die Kapitel und Teilkapitel wurden umgestellt und so angepasst, 

dass sie besser der inneren Logik von Lehrplänen im 

deutschsprachigen Raum entsprechen. 

Dabei stand stets die Beschränkung der Inhalte des Lehrbuches 

auf wichtige Grundlagen und Aspekte im Vordergrund, 

nicht eine enzyklopädische Zusammenschau biologischer 

Sachverhalte. Zudem wurde das Glossar wesentlich erweitert 

und ein Verzeichnis mit weiterführenden Literaturhinweisen 

neu hinzugefügt. 

Herausgekommen ist ein Lehrbuch, das den sprachlichen 

Charme, die Verständlichkeit und Anschaulichkeit der Originalversion 

in hohem Maße bewahrt. Möge der Campbell auf 

viele Jahre die Standardlektüre möglichst vieler Bachelor- 

Studiengänge der Biowissenschaften sein! 

Anselm Kratochwil 

Renate Scheibe 

Helmut Wieczorek

x 

53

http://www.biologie.uni-osnabrueck.de

AG Botanik - Fachbereich 5 Biologie - Universität Osnabrück

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