Institut für Biologie I

Strukturwandel, Personalstruktur & wissenschaftlices Profil

Im Sommer 1945 wurde der bisherige Direktor des Zoologischen Instituts, Otto Mangold, aus politischen Gründen suspendiert. Bis zum 15. Oktober 1946 war Bruno Geinitz kommissarischer Direktor. Ihm folgten Otto Köhler (1946) und Bernhard Hassenstein (1960) nach. Auf seine Anregung hin war die Naturwissenschaftlich-Mathematische Fakultät bereit, die beiden neuen, vom Wissenschaftsrat empfohlenen Lehrstühle mit Vertretern noch fehlender Fachrichtungen zu besetzen, so daß im Endeffekt das Gesamtgebiet der Zoologie gleichrangig repräsentiert wurde. Während Hassenstein die Tierphysiologie und Verhaltensforschung vertrat, erhielt der zweite Lehrstuhl den Schwerpunkt Entwicklungsbiologie, besetzt mit Klaus Sander (1964), der dritte den Schwerpunkt Evolution und Ökologie, besetzt mit Günther Osche (1967). Dies entsprach auch den Fachgebieten der drei bedeutenden Vorgänger (in zeitlicher Reihenfolge): August Weismann (1834-1914, Begründer des Neodarwinismus in der Evolutionslehre), Hans Spemann (1869-1941, Entwicklungsphysiologe, Nobelpreisträger) und Otto Köhler (1889-1974, Sinnesphysiologe, Mitbegründer der Verhaltensforschung). Diese fachliche Ausrichtung blieb auch bei der Berufung der heutigen Lehrstuhlinhaber erhalten: Klaus Vogt (1986, Neurobiologie/Tierphysiologie), Klaus Peschke (1989, Evolutionsbiologie und Ökologie der Tiere), Wolfgang Driever (1996, Entwicklungsbiologie der Tiere).
1964 wurde in der Zoologie, wie auch in den anderen Instituten der Biologie, die kollegiale Leitung eingeführt, d.h. der turnusmäßiger Wechsel des Geschäftsführenden Direktors zwischen den ProfessorInnen des Instituts. 2005 verabschiedeten alle Wissenschaftlichen Mitarbeiter und ProfessorInnen einstimmig eine gemeinsam erarbeitete neue Verwaltungs- und Benutzungsordnung, in welcher u.a. die Wahl des Geschäftsführenden Direktors geregelt ist.

Entsprechend seiner Gliederung hat sich das Institut für Biologie I in den folgenden drei Bereichen wissenschaftlich profiliert:

Entwicklungsbiologie der Tiere
Bereits in den 60er Jahren wurde mit der Berufung von Klaus Sander an die bedeutende Freiburger Forschungstradition der Entwicklungsbiologie der Tiere angeknüpft. Der von ihm geleitete SFB „Molekulare Grundlagen der Entwicklung“ war der erste entwicklungsbiologische SFB in Deutschland. Mit der Berufung von Wolfgang Driever (1996) änderte sich der Schwerpunkt der Forschung von Insekten- hin zur Wirbeltierentwicklung. Driever führte in Freiburg den Zebrafisch (Danio rerio) als genetischen Modellorganismus zur Erforschung der Musterbildung und Organogenese der Wirbeltiere ein. Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe liegen im Bereich der embryonalen Frühentwicklung (Signale des Spemannschen Gastrula-Organisators, dorsoventrale Musterbildung, Mesendoderminduktion), der Organogenese (Pankreasentwicklung und Beta-Zelldifferenzierung) und der Entwicklung des Nervensystems (Differenzierung dopaminerger Neurone, Musterbildung in der Neuralplatte). In der Abteilung werden in Mutagenesen neue Zebrafisch-Mutanten identifiziert, welche die erforschten Entwicklungsvorgänge betreffen. Durch genetische Kartierung und molekularbiologische Techniken werden die betroffenen Gene identifiziert und ihre Funktion während der Entwicklung untersucht. Experimentelle embryologische Techniken werden hinzugezogen, um die Rolle einzelner Gene in den Signalkaskaden wie auch in den Transkriptionsfaktornetzwerken zu verstehen, welche die Entwicklung steuern.

2004 konnte das Forschungsspektrum durch die Berufung von Annette Neubüser auf eine C3 Professur erweitert werden. Sie führte sowohl mit Huhn und Maus neue Modellorganismen in die Abteilung ein, als auch neue Themen: Molekulare Mechanismen der Gesichtsentwicklung mit Schwerpunkt FGF-Signalweg und von ihm regulierter Gene, Innenohrentwicklung, Musterbildung der olfaktorischen Plakode-Spezifizierung des Vomeronasal-Organs und der Gonadotropin-realeasing-Hormon-produzierenden Neuronen-Kallmanns Syndrome.

Kurz nach seiner Ankunft in Freiburg initiierte Driever den SFB 592 „Signalmechanismen in Embryogenese und Organogenese“, dem er seit Gründung des SFB im Jahre 2001 als Sprecher vorsteht. Im SFB 592 arbeiten gegenwärtig vier Arbeitsgruppen aus der Abteilung Entwicklungsbiologie zusammen mit 12 anderen Gruppen aus der Biologie, der Vorklinik, der Klinik und des MPI für Immunbiologie an der Aufklärung molekularer Mechanismen der Entwicklung. Neubüser gründete 2005 das DFG Graduiertenkolleg 1104 „Von der Zelle zum Organ: Molekulare Mechanismen der Organogenese“, in dem 12 DoktorandInnen an entwicklungsbiologischen Projekten arbeiten. Driever war 1998-99 Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Entwicklungsbiologie und hat mit mehreren Entwicklungsbiologie-Tagungen (1999 der Gesellschaft für Entwicklungsbiologie; 2003 „Signaling Systems: Shaping Cells into Organs; 2006 „Molecules, Mechanisms, and Models in Embryogenesis and Organogenesis“) Freiburg wieder zu einem Zentrum der Entwicklungsbiologie gemacht.

Im Jahr 2001 gründete Driever das Life Imaging Center LIC unter Leitung von Dr. Roland Nitsche (Akad. Rat in der Entwicklungsbiologie). Das gegenwärtig mit sechs Konfokal-Mikroskopen arbeitende LIC bietet optimale Life Imaging Techniken für den SFB 592 und die Life Sciences in Freiburg. Nitschke arbeitet auch in Zusammenarbeit mit Zeiss und anderen Firmen an der Weiterentwicklung von Techniken. Der hohe wissenschaftliche Stand wurde auf der vom LIC organisierten internationalen Tagung „From static spots to dynamic proteome visualization and beyond“ 2005 in Freiburg widergespiegelt.

Evolutionsbiologie und Ökologie der Tiere
Ein Schwerpunkt der evolutionsbiologischen und ökologischen Forschung der Abteilung liegt in der Untersuchung der Evolution chemischer und optischer Signale, der Evolution von Anpassungen im Fortpflanzungsverhalten und bei der Brutpflege sowie von Lebenslaufstrategien. In vergleichenden Ansätzen wird die phylogenetische Rekonstruktion der Merkmalsevolution einbezogen. Der experimentelle wie der vergleichende Ansatz erfordert den Einsatz modernster Methoden der chemischen Analytik, der Messung optischer und biochemischer Eigenschaften von Signalen, der Molekularsystematik, der genetischen Bestimmung der Elternschaft über DNA-fingerprints, der Biomechanik und Funktionsmorphologie. Die Arbeiten finden im Labor und Freiland statt. Im speziellen werden die biomechanischen Grundlagen von Spermien und Genitalorganen untersucht. Die Untersuchung der Evolution chemischer Signalsysteme umfaßt neben ultimaten Faktoren, wie Ausbeutung und Betrug, auch physikalisch-chemische Constraints. Einige der Insektensysteme haben angewandte Bedeutung (z.B. Parasitoide und Schädlinge im Weinbau). Grundlegende Untersuchungen an Artengemeinschaften von Insekten haben eine Relevanz im Natur- und Umweltschutz. Untersuchungen zum Paarungsverhalten bei Käfern, zur Ressourcennutzung und zum Brutpflegeverhalten semisozialer Insekten dienen dem Verständnis der Entstehung von Sozialverhalten. Die Koordination der Abteilung mit der Geobotanik und der Limnologie in Forschung und Lehre bedeutet für die Zukunft einen Schwerpunkt Ökologie und Evolutionsbiologie. Außerdem bestehen in der organismischen Biologie enge Verknüpfungen mit der Funktionsmorphologie der Pflanzen. Das gesonderte Hauptfach Limnologie ist der Abteilung der Biologie der Fließwasserorganismen angeschlossen und wird in Kooperation mit den Kollegen des Limnologischen Institutes der Universität Konstanz angeboten.

Die Arbeitsgruppe von Gerhard Bauer befaßt sich im Rahmen der Fließwasserökologie mit den Lebenslaufstrategien von Süßwassermuscheln. In der Gruppe von Josef Müller liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Evolution von Brutpflege- und Sozialverhalten bei Insekten sowie der Evolution und Struktur von Insektenlebensgemeinschaften. Klaus Peschke und seine MitarbeiterInnen beschäftigen sich im Rahmen der Chemischen und Verhaltens-Ökologie mit Fragen der Biomechanik und Funktionsmorphologie und der phylogenetischen Systematik.

Neurobiologie / Tierphysiologie
Die Abteilung Neurobiologie/Tierphysiologie vertritt in der Lehre der Fakultät die Grundlagen der Neurobiologie und der Sinnesphysiologie, die Verhaltensphysiologie und die vegetative Physiologie.
In der Arbeitsgruppe von Klaus Vogt und seinen Mitarbeitern PD Dr. Johannes von Lintig, Dr. Carsten Mehring, Dr. Vitus Oberhauser und Dr. Tonio Ball – letzterer Stipendiat der Heidelberger Akademie der Wissenschaften – liegt der Forschungsschwerpunkt auf dem visuellen System, wobei neben der physiologischen Optik und Sehpigmenten in letzter Zeit vor allem Mechanismen des Vitamin-A-Stoffwechsels bei Invertebraten und bei Säugern bearbeitet wurden. Das visuomotorische System (Mensch, Affe) wird intensiv mit elekrophysiologischen und computergestützten Modellierungen untersucht. Bioakustische Untersuchungen betreffen Invertebraten (Zikaden) und Hunde. In der Arbeitsgruppe von Samuel Rossel werden Aspekte der Raumorientierung bei Bienen (Orientierung nach polarisiertem Licht), Mantiden (Stereopsis) und Schützenfischen untersucht. In der vegetativen Physiologie untersucht die Arbeitsgruppe von Klaus-Günther Collatz Alterungsprozesse, insbesondere den Stoffwechsel der körpereigenen Antioxidantien (z.B. des Glutathionsystems) bei verschiedenen Tiergruppen.