With their own botanical collection material and their research knowledge on the evolution of cruciferous plants, i.e. plants of the cabbage family, bioscientists at Heidelberg University have contributed to a large-scale international study that has produced a comprehensive “tree of life” for flowering plants. For this purpose, researchers worldwide analysed the genetic information of more than 9,500 species from almost 8,000 genera. The Heidelberg scientists from the Centre for Organismal Studies were able to use comprehensive research material from living collections, seed collection and the herbarium.

Mit eigenem botanischen Sammlungsmaterial und ihrem Forschungswissen zur Evolution der Kreuzblütler, den Kohlgewächsen, haben Biowissenschaftler der Universität Heidelberg mitgewirkt an einer internationalen Großstudie, die einen umfassenden „Stammbaum des Lebens“ für Blütenpflanzen erstellt hat. Für diesen Stammbaum analysierten Forscherinnen und Forscher weltweit die Erbinformation von mehr als 9.500 Arten aus fast 8.000 Gattungen. Die Heidelberger Wissenschaftler vom Centre for Organismal Studies nutzten dafür umfangreiches Material aus Lebendsammlungen, Saatgutsammlung und Herbarium.

The magnetic sense of migratory birds is probably based on the protein cryptochrome 4, and a genetic study has now provided further support for this theory. A team of researchers from the University of Oldenburg and the Institute of Avian Research in Wilhelmshaven compared the genomes of several hundred bird species and found that the gene sequence for cryptochrome 4 has changed considerably during evolution. This suggests that cryptochrome 4 was selected to adapt to different environmental conditions. A possible explanation is that cryptochrome 4 acts as a sensor protein. The study was published in the journal Proceedings B of the Royal Society.

Unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie In Leipzig hat ein multidisziplinäres Forschungsteam alte DNA-Daten im Kontext archäologischer, anthropologischer und historischer Daten analysiert, um die soziale Dynamik awarischer Steppenvölker zu rekonstruieren, die das europäische Karpatenbecken im 6. Jahrhundert besiedelten. Die Studie umfasste die Analyse ganzer Gemeinschaften durch die Beprobung menschlicher Überreste aus vier vollständig ausgegrabenen awarischen Gräberfeldern sowie die Analyse alter DNA von insgesamt 424 Individuen, von denen etwa 300 einen nahen Verwandten im selben Gräberfeld aufwiesen.

New study sheds light on the structure and evolution of an enzyme in psychoactive fungi

An international research team has investigated the biosynthesis of psilocybin, the main ingredient of hallucinogenic mushrooms. They gained new insights into the structure and reaction mechanism of the enzyme PsiM. It plays a key role in the production of psilocybin. The results of the study were published in the journal 𝘕𝘢𝘵𝘶𝘳𝘦 𝘊𝘰𝘮𝘮𝘶𝘯𝘪𝘤𝘢𝘵𝘪𝘰𝘯𝘴.

Neue Studie gibt Aufschluss über Struktur und Evolution eines Enzyms in psychoaktiven Pilzen

Ein internationales Forschungsteam hat die Biosynthese von Psilocybin untersucht, dem Hauptinhaltsstoff halluzinogener Pilze. Dabei konnten neue Erkenntnisse über die Struktur und den Reaktionsmechanismus des Enzyms PsiM gewonnen werden. Es spielt eine Schlüsselrolle bei der Herstellung von Psilocybin. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Researchers at the Max Planck Institute for Biology have produced intriguing evidence of how environmental factors and genetic adaptation can lead to evolution of novel and aggressive traits and behaviours in nematodes. The discovery of genome duplication and a new cannibalistic morph in Allodiplogaster sudhausi raises questions about how these genetic changes impact social dynamics, intra-species interactions and resource competition within nematode populations. Their findings are reported in Science Advances.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Gruppen des Max-Planck-Instituts in Marburg und der Phillips-Universität Marburg hat das erste regelmäßige molekulare Fraktal in der Natur entdeckt. Ein mikrobielles Enzym setzt sich spontan zu einem regelmäßigen fraktalen Muster, dem so genannten Sierpinski-Dreieck, zusammen. Elektronenmikroskopische und evolutionsbiochemische Untersuchungen deuten darauf hin, dass dieses Fraktal ein evolutionärer Zufall sein könnte.

Researchers from the Max Planck Institute for Biology Tübingen broke new ground by demonstrating that an HMG-box gene in brown algae is crucial for determining male sex. This breakthrough significantly expands our understanding of sex-determination mechanisms in eukaryotic organisms. Until now, master sex-determination genes had been identified in only a select number of vertebrates and plants. Published in Science, this study illuminates the evolutionary parallels in developmental pathways between animals and seaweeds, despite their millions of years of independent evolution. It highlights the use of a shared genetic ‘toolkit’ across lineages and explores distant evolutionary convergences.

Viele wichtige Medikamente, wie Antibiotika und Krebsmedikamente, stammen von Naturstoffen aus Bakterien ab. Die bakteriellen Enzyme, die diese Wirkstoffe produzieren, gelten wegen ihres Baukastenprinzips als ideale Werkzeuge für die Synthetische Biologie. Durch Erforschung der Protein-Evolution fand ein Team um Prof. Dr. Helge Bode „Fusionsstellen“ nach dem Vorbild der Natur, die eine schnellere und gezieltere Wirkstoffentwicklung ermöglichen.

Publikation in PNAS beschreibt evolutionären Schlüsselprozess

Ein neue Studie beschreibt, wie Wasserstoffgas, die Energie der Zukunft, in der Vergangenheit, am Ursprung des Lebens vor 4 Milliarden Jahren, Energie lieferte. Neue Erkenntnisse darüber, wie die ersten Zellen auf der Erde dazu kamen, H2 als Energiequelle zu nutzen, werden in der Fachzeitschrift „The Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht. Die Studie stammt von einem Team um William F. Martin von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und Martina Preiner vom Max-Planck-Institut (MPI) für terrestrische Mikrobiologie in Marburg, das von Forschenden in Deutschland und Asien unterstützt wurde.

Schimpansen, die selbst nicht in der Lage sind, ein komplexes Rätsel zu lösen, können die Lösung von anderen Schimpansen lernen, die dafür trainiert wurden. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Forschungsteam der Universität Utrecht, der University of St. Andrews und des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie im Rahmen einer Studie mit Schimpansen in Sambia. Die Studie zeigt erstmals, dass Schimpansen genau wie Menschen Fähigkeiten voneinander lernen können, über die sie selbst nicht verfügen.

Einige unserer Gene werden exprimiert oder inaktiviert, je nachdem, ob wir sie von unserer Mutter oder unserem Vater geerbt haben. Der Mechanismus hinter dieser sogenannten genomischen Prägung, wird bestimmt durch DNA-Veränderungen während der Produktion von Ei- und Samenzellen. Alejandro Burga und sein Labor am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) entdeckten einen bisher unbekannten Prozess der Genregulierung, der mit dem Ausschalten egoistischer Gene verbunden ist und den ersten Schritt in der Evolution der genomischen Prägung darstellen könnte. Ihre Studie, die am 6. März in Nature erscheint, könnte klären, wie und warum sich genomische Prägung entwickelte.

The Bayreuth plant ecologists Prof Dr Steven Higgins and Dr Timo Conradi argue in favour of interpreting the coming climatic changes from the perspective of plants in order to better assess the risks of climate change for ecosystems. If information on the physiological reactions of plant species to changing temperatures, soil water content and atmospheric CO2 concentrations is taken into account, the consequences of climate change for ecosystems can be better predicted. They report this in a recent article in the scientific journal „Nature Ecology & Evolution“.

Die Bayreuther Pflanzenökologen Prof. Dr. Steven Higgins und Dr. Timo Conradi plädieren dafür, die kommenden klimatischen Veränderungen aus der Sicht von Pflanzen zu interpretieren, um die Risiken des Klimawandels für Ökosysteme besser abschätzen zu können. Wenn Informationen über die physiologischen Reaktionen von Pflanzenarten auf veränderte Temperaturen, Bodenwassergehalte und atmosphärische CO2-Konzentrationen berücksichtigt werden, sind die Konsequenzen des Klimawandels für Ökosysteme besser vorhersagbar. Dies berichten sie in einem aktuellen Beitrag in der Fachzeitschrift „Nature Ecology & Evolution“.

Forschende des Leipziger Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie haben alte DNA aus einer weltweiten Probensammlung von fast 10.000 prähistorischen und historischen Menschen analysiert, um darin nach Fällen des Down-Syndroms zu suchen, einer seltenen genetischen Erkrankung, die durch eine zusätzliche Kopie des Chromosoms 21 verursacht wird. In den Genomdaten fanden sie sechs Kinder mit Down-Syndrom. Fünf von ihnen wurden vor mehr als 2.000 Jahren bestattet und keines der Kinder wurde älter als ein Jahr. Obwohl ihre Lebensdauer so kurz war, erhielten sie ein Begräbnis, oft mit Grabbeigaben. Sie scheinen also umsorgte und anerkannte Mitglieder ihrer Gemeinschaften gewesen zu sein.

Forschende haben ein Protein identifiziert, das gleichzeitig mit Zellkompartimenten entstand, die für die Vermehrung des Toxoplasmose-Erregers entscheidend sind.

Transposons sind mobile genetische Elemente, die sich innerhalb des Genoms bewegen und die normale Funktion von Genen stören können, gleichzeitig aber auch eine Quelle evolutionärer Vielfalt sind. Das Labor von Tugce Aktas am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik hat einen neuen Mechanismus identifiziert, der die Aktivität von Transposons in somatischen Zellen nach ihrer Transkription kontrolliert. Ihre Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit den Labors von Zachary D. Smith (Yale Stem Cell Center, USA) und Franz-Josef Müller (Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Deutschland).

• Ein Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Freiburg legt neue Daten zu der Modellpflanze vor.
• Das Kleine Blasenmützenmoos hat bereits wichtige Erkenntnisse zur Entwicklung der Landpflanzen geliefert.
• „Künftige Forschungen zur Evolution der Chromosomenstruktur werden von unseren Daten profitieren“, sagt Prof. Dr. Stefan Rensing. Die Ergebnisse sind in Nature Plants erschienen.

A research team catches a glimpes of a rare recent case of retrovirus integration. Retroviruses are viruses that multiply by incorporating their genes into the genome of a host cell. If the infected cell is a germ cell, the retrovirus can then be passed on to the next generation as an “endogenous” retrovirus (ERV) and spread as part of the host genome in that host species. In vertebrates, ERVs are ubiquitous and sometimes make up 10 per cent of the host genome. However, most retrovirus integrations are very old, already degraded and therefore inactive – their initial impact on host health has been minimised by millions of years of evolution.

Ein Forschungsteam beobachtet einen seltenen, aktuellen Fall von Retrovirus-Integration. Retroviren sind Viren, die sich vermehren, indem sie ihr genetisches Material in das Erbgut einer Wirtszelle einbauen. Ist die infizierte Zelle eine Keimzelle, kann das Retrovirus anschließend als „endogenes“ Retrovirus (ERV) an Nachkommen weitergegeben werden und sich als Teil des Wirtsgenoms in einer Art verbreiten. In Wirbeltieren sind ERVs allgegenwärtig und machen bis zu 10% des Wirtserbgutes aus. Die meisten Retrovirus-Integrationen sind sehr alt, teilweise abgebaut und inaktiv – ihre anfänglichen Auswirkungen auf die Gesundheit des Wirts sind durch Millionen von Jahren der Evolution nivelliert.

Viruses adapt quickly to new conditions, which is accompanied by a change in their genome. This also applies to a special group of viruses, the bacteriophages. A research team from Poland, the Netherlands and Germany has now successfully reconstructed numerous old phage genomes. These include a genome that is around 1,300 years old and is very similar to the modern Mushuvirus mushu, which infects intestinal bacteria. This contradicts the widespread assumption of a ubiquitous high mutation rate in viruses and thus expands our understanding of their evolution. The researchers have published their findings in the journal “Nature Communications”.

Viren passen sich schnell an neue Bedingungen an, was mit einer Veränderung ihres Genoms einhergeht. Das gilt auch für eine spezielle Gruppe von Viren, den Bakteriophagen. Ein Forschungsteam aus Polen, den Niederlanden und Deutschland hat nun erfolgreich zahlreiche alte Phagen-Genome rekonstruiert. Darunter ein rund 1.300 Jahre altes Genom, das eine sehr hohe Ähnlichkeit zu dem modernen, Darmbakterien befallenden „Mushuvirus mushu“ aufweist. Das widerspricht der verbreiteten Annahme einer generell hohen Mutationsrate bei Viren und erweitert somit das Verständnis für deren Evolution. Die Ergebnisse haben die Forschenden im Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht.

26.01.2024/Gent/Groningen/Kiel/Neapel. Seegräser bilden die Grundlage für eines der artenreichsten und zugleich empfindlichsten marinen Küstenökosysteme der Welt. Sie entwickelten sich vor etwa 100 Millionen Jahren in drei unabhängigen Linien aus ihren im Süßwasser vorkommenden Vorfahren und sind die einzigen vollständig unter Wasser lebenden marinen Blütenpflanzen. Der Wechsel in eine so radikal andere Umgebung ist ein seltenes evolutionäres Ereignis – und er dürfte nicht einfach gewesen sein. Wie gelang den Seegräsern dieser Schritt? Neue hochqualitative Genome für drei Arten liefern Hinweise, die für den Erhalt von Seegras-Ökosystemen und deren nachhaltige Nutzung von Bedeutung sind.

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Senckenberg-Wissenschaftler Dr. James Sinclair und Prof. Dr. Peter Haase hat Fließgewässer 23 europäischer Länder untersucht. Anhand wirbelloser Tiere von 1.365 Standorten zeigen sie erstmals in ihrer heute im Fachjournal „Nature Ecology & Evolution“ erschienenen Studie die jährliche Veränderung der ökologischen Qualität der Flüsse seit den 1990er Jahren. Während diese insgesamt zugenommen hat, kam die positive Entwicklung um 2010 zum Erliegen. Die Forschenden warnen, dass der erforderliche „gute“ ökologische Zustand im Durchschnitt in den Fließgewässern nicht erreicht wurde.