Forschungsprojekte

Einleitung

Zentrales Arbeitsgebiet dieser Gruppe ist die lichtmikroskopische und molekulare Struktur des Vertrebraten-Genoms, einschliesslich des Menschen. Das methodische Spekturm  der AG umfasst neben den gängigen molekulargenetischen Methoden insbesondere das grosse Spektrum zytogenetischer (Chromosomenbänderung) und molekularzytogenetischer (spektrale Karyotypisierung; FISH-) Verfahren. Neben einer Vielzahl von naturwissenschaftlichen und medizinischen Doktoranden haben zum Erfolg der AG insbesondere die langjährigen wissenschaftlichen Mitarbeiter Martina Guttenbach, Wolfgang Feichtinger und Indrajit Nanda beigetragen. Zu den langjährigen technischen Mitarbeitern gehören Noemi Knötgen, Claus Steinlein und Gitta Hesse.  

Weitere Informationen:

Genlokalisierungen bei Mensch und anderen Säugetieren

Genlokalisierungen in Vogelchromosomen

Chromosomale Aneuploidie-Raten in menschlichen Spermien

Fragile Chromosomen-Stellen des Menschen und anderer Primaten

Induktion von spezifischen Chromosomen-Veränderungen

Immunozytogenetik

Lage und Struktur von Chromosomen in Interphase-Zellen

Evolution und Struktur von Geschlechts-Chromosomen

Geschlechtsbestimmende Gene bei Vertebraten

Pathologie humaner Geschlechts-Chromosomen

Polyploide und gynogenetische Vertebraten

Verhaltens- und Populationsgenetik

Genomforschung vor Ort: Forschungsreisen

In den Jahren 1986 – 2005 haben 10 Mitarbeiter unserer Arbeitsgruppe (Martina Guttenbach, Dunja Lamatsch, Carlos Almeida, Thomas Haaf, Roland Weimer, Matthias Stöck, Edgar Lehr, Claus Steinlein, Wolfgang Feichtinger, Michael Schmid) insgesamt 23 Forschungsreisen von einer Gesamtdauer von 28 Monaten in folgende Länder unternommen:

 

Land	Jahr	Dauer	Förderung
Australien	1988	14 Wochen	DFG + Jubiläums-Stiftung Universität Würzburg
Brasilien	1986 1990	5 Wochen 6 Wochen	Konrad Adenauer Stiftung DFG, DAAD
Costa Rica	1991 1997	7 Wochen 6 Wochen	DFG DFG
Cuba	2003	6 Wochen	Volkswagen-Stiftung
Jamaica	1999	5 Wochen	DFG
Japan	1997	2 Wochen	Hiroshima University
Kleine Antillen	1993	4 Wochen	DFG
Mexico	1999	3 Wochen	DFG
Pakistan	1996 1997 2000	2 Wochen 4 Wochen 4 Wochen	Stifterverband Deutsche Wissenschaft Stifterverband Deutsche Wissenschaft Stifterverband Deutsche Wissenschaft
Peru	2004 2005	3 Wochen 3 Wochen	DFG DFG
USA	1991 1998	2 Wochen 2 Wochen	Universitätsbund Würzburg Universitätsbund Würzburg
Venezuela	1987 1988 1989 1992 1997 1998	9 Wochen 3 Wochen 6 Wochen 5 Wochen 6 Wochen 6 Wochen	DFG DFG DFG DFG Volkswagenstiftung Volkswagenstiftung

Auf diesen Forschungsreisen wurden mit der logistischen Hilfe ausländischer Kollegen insbesondere die vom Aussterben bedrohten Spezies von Fischen, Amphibien, Reptilien und Kleinsäugetieren untersucht. Die DNA wurde asserviert und die Chromosomen wurden in den Laboratorien unserer Kollegen präpariert. Das fixierte Material wurde nach Würzburg transportiert wo die Chromosomen-Analysen stattfinden. Ein kleiner Teil der Ergebnisse dieser Studien ist bisher in über 50 Artikeln in zytogenetischen Fachzeitschriften veröffentlicht worden, das restliche Material wird im Verlauf der kommenden Jahre bearbeitet.

Ein zentraler Punkt unserer Forschungsreisen in die Amerikanischen Tropen (Costa Rica, Kleine Antillen, Cuba, Jamaica, Venezuela, Peru und Brasilien) sind zytogenetische und molekulargenetische Untersuchungen über Frösche aus der Gattung Eleutherodactylus. Diese neotropischen Amphibien bilden mit über 800 bislang beschriebenen Spezies die größte Gattung der rezenten Wirbeltiere. Sie haben eine explosive Phase der Speziation und geographischen Radiation durchlaufen und ihr Verbreitungsgebiet erstreckt sich von den südlichen USA über Mittelamerika und der Karibik bis in das nördliche Argentinien. Sie leben in einer Vielzahl ökolgischer Nischen, von Meereshöhe bis hin zu über 3000 m in den Kordilleren der Anden. Es ist uns gelungen, über 200 dieser Eleutherodactylus-Spezies zu sammeln und deren Chromosomen darzustellen. An einer beinahe ebenso großen Zahl von Spezies wurde die mitochondriale DNA sequenziert und die phylogenetischen Stammbäume rekonstruiert. Die bisher erarbeiteten Ergebnisse zeigen, dass diese Frösche die wohl höchste Chromosomen-Mutationsrate aller lebenden Vertebraten besitzen.
 
Diese Forschung wird in enger Kooperation mit James Bogart (University of Guelph, Canada) und Blair Hedges  (PennState University, USA) durchgeführt, die unabhängig von uns zusätzliche 50 Forschungsreisen in diese Länder unternommen haben. Die Veröffentlichung dieser sehr umfangreichen Daten ist in Form einer Monographie (2006/2007) geplant.

Forschungsförderung:

•    Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): Az. Schm 484/18-1
•    Deutscher Akademische Austauschdienst
•    Volkswagenstiftung

Gesellschaftliche Relevanz

Wie bei keiner anderen der Arbeitsgruppen des Instituts kommt bei den Arbeiten der AG von Michael Schmid zum Ausdruck, dass der Mensch nur eines von sehr vielen verschiedenen Lebewesen auf dieser Erde ist, deren Wurzeln rückblickend zu gemeinsamen Vorfahren konvergieren. Gerade in einer Zeit, in der Pseudowissenschaften wie Kreationismus und Intelligent Design eine neue Blüte erleben, sind die Befunde der AG Schmid von besonderer gesellschaftlicher Bedeutung. Diese Arbeiten ordnen das menschliche Genom eindeutig einer langen Kette von vielfältigen und z.T. sehr komplexen evolutionären Schritten zu. So konnte z.B. gezeigt werden, dass die molekulare Architektur des menschlichen Chromosoms Nr. 9 in grossen Teilen genau der des Z-Chromosoms der Vögel entspricht, obwohl sich diese Spezies vor mehr als 300 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorläufer getrennt haben. Auf jeder Ebene unseres Genoms finden sich die Spuren der Evolution: bei den Chromosomenumbauten, die das Genom der höheren Primaten vom dem des Menschen unterscheiden, bei der Entwicklung der Geschlechtschromosomen aus einem ursprünglich homologen Autosomenpaar, welches bei bestimmten Amphibienspezies noch nachweisbar ist, bei der molekularen Architektur des Genoms, wofür es über den Vergleich zwischen Menschen und Vögeln hinaus ebenso aufregende Befunde einer noch längeren evolutionären Konstanz zwischen Mensch und Zebrafisch gibt.

Wie keine andere Arbeitsgruppe in Deutschland und als eine der führenden Arbeitsgruppen weltweit hat die AG von Michael Schmid zu unserem Verständnis der Chromosomenevolution und Genomorganisation des Vertrebraten-Genoms beigetragen. Im Hinblick auf den täglichen und unwiderbringlichen Verlust von Tierspezies auf diesem Planten, die dem Druck der Industralisierung und Globalisierung nicht standzuhalten vermögen, sind die Arbeiten zur Beschreibung und Katalogisierung der mit über 800 Spezies grössten Vertebraten-Gattung (Eleutherodactylus) von überragender ökologischer Bedeutung. Die vergleichende Chromosomen- und Genomforschung, wie sie von der AG Schmid betrieben wird,  leistet damit einen wichtigen Beitrag zur gesellschaftspolitischen Wertschätzung und Konservierung der biologischen Grundlagen unserer Existenz.