Unser Konzept
Mikrobiome, die aus komplexen Gemeinschaften von Mikroorganismen in unterschiedlichen Umgebungen bestehen, sind von grundlegender Bedeutung für die Dynamik von Ökosystemen. Sie beeinflussen alles von der menschlichen Gesundheit bis zur Stabilität der Umwelt.
Unsere Forschung nutzt Omics- und (bio)photonische Technologien, um diese Gemeinschaften in verschiedenen Umgebungen zu erforschen; von Böden und Ozeanen bis hin zu Wirtssystemen. Indem wir mikrobielle Interaktionen untersuchen, wollen wir das mikrobielle Gleichgewicht verstehen und erhalten.
Unser systemübergreifender Ansatz integriert Erkenntnisse aus verschiedenen ökologischen und medizinischen Bereichen und deckt universelle Prinzipien des mikrobiellen Gleichgewichts und der Resilienz auf. Diese ganzheitliche Perspektive, die wir als „Microverse“ (dt. Mikroversum) bezeichnen, verbindet lokale und globale Mikrobiome und liefert bahnbrechende Erkenntnisse über die ökologische Balance und die Faktoren, die diese stören oder aufrechterhalten.
Unser Imagefilm:
Unsere Missionen sind:
- das Verständnis des mikrobiellen Gleichgewichts verbessern: Unsere erste Mission besteht darin, unser Verständnis des mikrobiellen Gleichgewichts auf molekularer und ökosystemarer Ebene zu verbessern und das komplizierte Netz von Wechselwirkungen aufzudecken, das das Leben auf der Erde erhält.
- die Dynamik von Mikrobiomen gezielt steuern, um positive Auswirkungen zu erzielen: Unsere zweite Mission besteht darin, neue Werkzeuge und Detektionstechnologien zu entwickeln und zu nutzen, um die Dynamik des Mikrobioms strategisch so zu gestalten, dass sie sich positiv auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit auswirkt.
Jena Hub für Mikrobiologieforschung
Der Microverse-Cluster an der Friedrich-Schiller-Universität Jena vereint führende Institute und Partner zur Erforschung mikrobieller Gemeinschaften und ihrer Wechselwirkungen in verschiedenen Ökosystemen sowie im menschlichen Körper. Diese Institutionen arbeiten gemeinsam daran, die Forschung in den Bereichen chemische Ökologie, Biogeochemie, photonische Technologien und Infektionsbiologie voranzutreiben. Ziel ist es, innovative Lösungen für Landwirtschaft, Umweltschutz und Gesundheitswesen zu entwickeln.
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Traditionen bewahren und die Zukunft gestalten – das sind die grundlegenden Ziele von Forschung und Lehre an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, einer der traditionsreichsten Universitäten Deutschlands. Seit 1558 hat die Universität Jena als internationalen Wissenschaftsstandort etabliert. Heute ist sie die größte Hochschule und die einzige Volluniversität in Thüringen und zieht Studierende sowie Forschende aus aller Welt an.
Das interdisziplinäre Forschungsprofil der Univeristät basiert auf der Triade LIGHT – LIFE – LIBERTY, die sowohl die Tradition als auch die zukünftige Entwicklung durch enge Zusammenarbeit innerhalb der Universität und mit außeruniversitären Forschungseinrichtungen widerspiegelt.
Die fünf Fakultäten sind am Exzellenzcluster "Balance of the Microverse" beteiligt:
Beteiligte Institutionen
Das einzige Universitätsklinikum Thüringens blickt auf eine lange Tradition als medizinische Lehr- und Forschungseinrichtung zurück. Heute ist das Universitätsklinikum mit mehr als 4.900 Mitarbeitern einer der größten Arbeitgeber der Region. Seine 26 Kliniken und 25 Institute versorgen jährlich 53.000 stationäre und 275.000 ambulante Patienten und betreuen 2.500 Studierende in den Studiengängen Humanmedizin, Zahnmedizin, Molekularmedizin und medizinische Photonik. Am Universitätsklinikum Jena arbeiten Wissenschaftler sowohl in der grundlagenorientierten biomedizinischen Forschung als auch in der patientenbezogenen klinischen Forschung.
Mikrobielle Naturstoffe, die als Vermittler biologischer Kommunikation dienen, sind essenziell für unser Leben. Sie spielen jedoch eine ambivalente Rolle: Einerseits sind sie an der Entstehung vieler Infektionskrankheiten beteiligt, andererseits gehören sie zu den wichtigsten Quellen für Medikamente wie Antibiotika.
Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI) – in Jena erforschen die Kommunikation zwischen Mikroorganismen, um dieses Wissen zur Entwicklung innovativer Komponenten für die Diagnose und Therapie von Krankheiten zu nutzen. Durch die Anwendung der Forschungsergebnisse und der daraus abgeleiteten Modelle trägt das HKI zur Entwicklung der Systembiologie von Infektionen bei.
Die Photonik – die zentrale lichtbasierte Technologie des 21. Jahrhunderts – steht im Mittelpunkt der Forschungsaktivitäten am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena. Unter dem Motto „Photonics for Life“ untersuchen die Wissenschaftler am IPHT photonische und biophotonische Prozesse und Systeme, um Herausforderungen in den Bereichen Medizin, Lebenswissenschaften und Umweltwissenschaften zu bewältigen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in anwendungsorientierte Verfahren, instrumentelle Konzepte und Labormuster überführt.
Mit dieser Ausrichtung trägt das Institut zur Lösung drängender gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie und Umwelt bei. Das IPHT engagiert sich in Forschung und Entwicklung an der Schnittstelle von drei Schwerpunkten: Faseroptik, photonische Detektion und Biophotonik. Neue photonische Prozesse werden erforscht und in innovative, praxisorientierte Systeme überführt.
Das Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) ist das erste nationale Forschungsinstitut in Deutschland, das sich auf die biomedizinische Erforschung des menschlichen Alterns konzentriert. Es untersucht die genetischen und umweltbedingten Faktoren, die diesen vielschichtigen biologischen Prozess steuern.
Das Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena erforscht die Rolle, Vielfalt und Eigenschaften chemischer Signale, die die Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt steuern. Wissenschaftler aus den Bereichen Ökologie, Biochemie, Organische Chemie, Entomologie, Ethologie und Insektenphysiologie arbeiten gemeinsam daran, das komplexe System chemischer Kommunikation zu verstehen.
Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Koevolution von Pflanzen und Insekten. Da Pflanzen ihr gesamtes Leben an einem festen Standort verbringen, müssen sie effektive Strategien entwickeln, um ihre Fortpflanzung zu sichern und sich vor Schädlingen und Krankheiten zu schützen. Sie haben daher eine Vielzahl chemischer Signalstoffe entwickelt, die ihnen helfen, sich optimal an ihre Umwelt anzupassen. Diese sogenannten Allelochemikalien dienen unter anderem dazu, Bestäuber anzulocken, Fraßfeinde und Schädlinge abzuwehren, Krankheiten zu bekämpfen und unerwünschte Konkurrenz fernzuhalten.
Zusätzlich synthetisieren Pflanzen komplexe Mischungen organischer Verbindungen, die eine abschreckende oder toxische Wirkung auf Pflanzenfresser haben. Im Gegenzug passen sich herbivore Insekten an diese pflanzlichen Abwehrmechanismen an und entwickeln Strategien, um sie zu überwinden
Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena untersucht globale Stoffkreisläufe sowie chemische und physikalische Prozesse. Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff sind vier lebenswichtige Elemente, deren Verbindungen durch Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen transportiert und über Luft und Wasser verteilt werden.
Die Forscher wollen die komplexen Wechselwirkungen zwischen Bodenorganismen und Treibhausgasen in der Atmosphäre sowie den Einfluss des Menschen auf diese natürlichen Prozesse besser verstehen. Wie reagieren Ökosysteme auf verschiedene Klimabedingungen, Landnutzungspraktiken und Biodiversitätsveränderungen? Um diese Fragen zu beantworten, vergleichen die Wissenschaftler historische Daten mit aktuellen Beobachtungen aus Feldexperimenten und Messkampagnen, um Rückschlüsse auf die zukünftige Anpassungsfähigkeit von Organismen zu ziehen.
Eine zentrale Herausforderung der Wissenschaft der Zukunft ist die Integration von Erkenntnissen verschiedener Disziplinen zu drängenden menschlichen Themen wie Klimawandel, Biodiversitätskrise, Übernutzung natürlicher Ressourcen und nachhaltige Entwicklung menschlicher Gesellschaften.
Das Max-Planck-Institut für Geoanthropologie untersucht diese grundlegenden Dynamiken und Dilemmata des Anthropozäns – der vorgeschlagenen geologischen Epoche, die durch menschlichen Einfluss geprägt ist – mittels modellbasierter und interpretativer Ansätze.
Das Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie vereint Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen aus Natur- und Geisteswissenschaften, um die Geschichte der Menschheit interdisziplinär zu erforschen. Sie nutzen vergleichende Analysen von Genen, Kulturen, kognitiven Fähigkeiten, Sprachen und sozialen Systemen früherer und heutiger menschlicher Populationen sowie nah verwandter Primaten.