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Ralf Sommer – Faszination Artenvielfalt als Triebfeder der Karriere

Angefangen bei den filigranen Schmetterlingen bis hin zu dickb auchigen Wanzen - die biologische Artenvielfalt hat Prof. Dr. Ralf J. Sommer von Kindesbeinen an so sehr fasziniert, dass er sein Hobby später tatsächlich zum Beruf machte. Bereits während des Studiums scheute der Entwicklungsbiologe, heute einer der Direktoren des Tübinger Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie keine Wege, um jene Mechanismen zu entschlüsseln, mit denen die Natur immer wieder neue Arten und Spezies hervorzubringen vermag. Auf einer Insel im Indischen Ozean ermöglicht ihm jetzt ein exotischer Fadenwurm, einige der spannendsten evolutionsbiologischen Rätsel zu lösen.

Prof. Dr. Ralf. J. Sommer © privat

Als Schüler frönte Ralf J. Sommer einem Hobby, das mittlerweile reichlich aus der Mode ist - er sammelte Schmetterlinge. „Eigentlich sollten es Wanzen sein, aber da hatte meine Mutter etwas dagegen“, erinnert sich der inzwischen 46-Jährige Direktor der Abteilung Evolutionsbiologie des Tübinger Max-Planck-Instituts (MPI) für Entwicklungsbiologie mit einem Schmunzeln. Im Eigenstudium eignete er sich die Nomenklatur der farbenprächtigen Insekten an, lernte sie zu bestimmen und einzuordnen. „Bei meinen Klassenkameraden galt ich damit schon etwas als Freak“, bekennt Sommer freimütig. Dass sein exotisches Hobby ein erster Hinweis auf den späteren Karriereweg war, konnte der in Würselen geborene Sommer damals noch nicht ahnen: „Inzwischen kenne ich aber einige MPI-Direktoren, die sich in ihrer Jugend ebenfalls sehr intensiv mit einer bestimmten Tier- oder Pflanzengruppe beschäftigt haben.“

Trotz seiner Begeisterung für die klassische Zoologie legte Sommer den Schwerpunkt seines Biologiestudiums früh auf die Molekularbiologie. Deshalb wechselte er zuerst von Aachen nach Tübingen, wo die Entwicklungsgenetik Anfang der 80er Jahre stark im Kommen war, und dann weiter an die LMU in München. „Ich bin immer dort hingegangen, wo ich das machen konnte, was mich am meisten interessierte“, begründet Sommer seine studentischen Wanderjahre. Diese Zielstrebigkeit hat sich bezahlt gemacht. Als Doktorand an der LMU erforschte er schließlich die Evolution von Entwicklungsprozessen bei Insekten – ein Thema, bei dem er die Molekularbiologie und seine Kindheitsinteressen perfekt in Einklang bringen konnte.

Kein Wurm wie jeder andere

Die Forschung an medizinischen Themen hat den Naturwissenschaftler hingegen nie gereizt. „Vielleicht weil ich zu der Generation gehöre, bei der klar wurde, dass die Gene stark konserviert sind“, so Sommer – und zwar von den Fliegen und Würmern bis hin zum Menschen. Die allgemeine Euphorie, diese Tiere als Modellorganismen für beim Menschen auftretende Krankheiten zu nutzen, hat Sommer nie geteilt. „Dieser Ansatz erschien mir zu simpel“, berichtet der Forscher, „die funktionelle Biologie ist nicht mit der Physik vergleichbar, wo es übergeordnete Gesetzmäßigkeiten gibt.“ Alle Organismen seien vielmehr das einzigartige Produkt einer Vielzahl von unabhängigen evolutionsbiologischen Prozessen, so die Überzeugung des Wissenschaftlers.

Erste Beweise für seine Vorbehalte fand Sommer bei seiner Arbeit mit Fadenwürmern. Im Labor von Paul Sternberg am California Institute of Technology (CalTech) war der Fadenwurm Caenorhabditis elegans als Modellorganismus bereits etabliert - und Sommer, der dort als Postdoc forschte, kümmerte sich um dessen nahen Verwandten Pristionchus pacificus. Dabei zeigte sich, dass dessen Vulva zwar aus den exakt gleichen Zellen aufgebaut ist wie bei C. elegans. „Dieser Prozess wird bei beiden Würmern aber von ganz unterschiedlichen Genen gesteuert“, so der Biologe. Das bedeutet, dass die Erbanlagen während der Evolution zwar in ihrer Struktur konserviert wurden - nicht jedoch in ihrer Funktion. „Wenn aber nicht einmal die Entwicklung von zwei Fadenwürmern einem einheitlichen Mechanismus folgt, dann müssen wir sehr vorsichtig sein, wenn wir Erkenntnisse aus der Fliege oder dem Wurm auf den Menschen übertragen wollen“, gibt Sommer zu bedenken, der mit dieser Sichtweise bereits einige kontroverse wissenschaftliche Diskussionen angestoßen hat.

Entwicklungsgenetik im ökologischen Kontext

Ein faszinierender Organismus: Pristionchus pacificus wurde erstmals Mitte der 90er Jahre von Ralf Sommer beschrieben. © Prof. Dr. Ralf Sommer, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Sommers wissenschaftlicher Fokus ist vielmehr auf die Mechanismen gerichtet, mit denen in der Natur die enorme Artenvielfalt generiert wird, die ihn schon als Schüler faszinierte. Warum alle Organismen im Prinzip den gleichen molekularen Bauplan besitzen und dennoch vollkommen unterschiedlich ausschauen, ist das zentrale Thema seiner Forschung. Der Wissenschaftler, der 2008 an der Entschlüsselung des Genoms von Pristionchus pacificus maßgeblich beteiligt war, beschränkt sich dabei schon lange nicht mehr nur auf die genetischen Aspekte der Entwicklungsbiologie. Stattdessen stellt er seine Arbeit inzwischen verstärkt in einen ökologischen Kontext. Bestes Beispiel ist die Erforschung des Lebenszyklus von P. pacificus. „Im Labor beträgt dieser nur drei Tage – in der Natur hingegen verharrt der Wurm über einen längeren Zeitraum als Dauerlarve auf Blatthornkäfern“, so Sommer, „dort wartet er, bis diese sterben, um sich dann erst weiterzuentwickeln.“

Wie es der Wurm schafft, sich auf derart ungewöhnliche Art und Weise an seinen spezifischen Lebensraum anzupassen, will der Biologe jetzt herausfinden. Dabei kombiniert er sowohl evolutionsbiologische als auch ökologische und populationsgenetische Ansätze. Ein weiterer Baustein in diesem Zusammenhang ist die vor einigen Monaten auf der Insel La Réunion etablierte Forschungsaußenstelle. „Wenn man wissen will, wo die Unterschiede herkommen, muss man verschiedene Stämme derselben Art betrachten - und zwar am besten auf einer Insel“, so Sommer, „denn diese abgeschlossenen Systeme lassen sich deutlich einfacher analysieren.“ Dass die genetischen Unterschiede, die man bei dem Fadenwurm auf der gerade 50 mal 50 Kilometer großen Insel gefunden hat, genauso groß sind wie im Rest der Welt, ist für Sommer ein wissenschaftlicher Glücksfall: „La Réunion liefert für unsere Arbeiten den perfekten Mikrokosmos.“ Einigen Tricks der Evolution ist der Tübinger Wissenschaftler dadurch bereits auf die Schliche gekommen. So konnten er und seine Mitarbeiter kürzlich zeigen, dass bestimmte Signalwege bei Pristionchus pacificus mit mehreren Funktionen belegt sind. Für Sommer ein weiterer faszinierender Beleg dafür, wie raffiniert die Evolution zu arbeiten imstande ist.

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