Dr. Tobias Engl

 

Forschungsinteressen

Wie alle Tiere, sind auch Insekten ständig von unterschiedlichsten Mikroorganismen umgeben. Ich interessiere mich vor allem für den evolutionären, aber auch funktionellen Aspekt von symbiotischen sowie antagonistischen Interaktionen.

Erstaunlich viele Käfer, die als Getreideschädlinge bekannt sind leben in symbiotischen Beziehungen mit Bakterien oder Hefen, die den Käfern unterschiedlichste Nährstoffe zur Verfügung stellen. Darunter finden sich sowohl Aminosäuren als auch Vitamine, die teilweise essentiell für das Überleben der Käfer sind, teilweise aber auch nur den Pool an verfügbaren, nicht essentiellen Nährstoffen ergänzen. Ein wichtiges Merkmal, das dadurch beeinflusst wird, ist die Stärke der Kutikula der Käfer, welche u.a. einen Einfluss auf die Verdunstung von Wasser hat und für viele Käfer die in gelagertem Getreide, einem relativ trockenem Habitat, leben von großer Bedeutung ist. In der Symbiose von Bacteriodetes Bakterien und dem Getreideplattkäfer Oryzaephilus surinamensis, konnten wir zeigen, dass die Symbionten über die Unterstützung der Kutikulasynthese einen erheblichen Einfluss auf das Überleben unter diesen Trockenen Bedingungen haben. In O. surinamensis sowie diversen Bostrychiden, untersuche ich gegenwärtig welchen Einfluss diese Symbiosen auf Physiologie, Verhalten, Ökologie und Evolution der Käfer haben. Einige dieser Aspekte mikrobieller Symbiosen untersuche ich des Weiteren, teilweise in Zusammenarbeit mit Kollegen, an weiteren Käfern, u.a. Anobiiden und Cucujoliden, sowie unterschiedlichen Fliegen. Neben modernsten molekularbiologischen Methoden wie quantitativer PCR, Fluoreszenz in situ Hybridisierung, Genom- und Transkriptom-Aanalysen nutze ich auch Biotests um die Fitness natürlicher Käferpopulationen mitsamt „ihrer“ Symbionten, als auch Populationen deren Symbionten künstlich entfernt wurden, zu messen.

Bienenwölfe sterilisieren ihre Brutzellen mit Stickstoffmonoxid, einem sehr reaktiven Radikal, das dort nicht nur das anfängliche Schimmelwachstum unterdrückt, sondern auch für die Symbionten ein Problem darstellt. Die Streptomyces-Symbionten sind allerdings wichtig, um die Larven der Bienenwölfe während der Überwinterung und Metamorphose gegen Schimmelpilze zu schützen, indem sie einen Cocktail aus Antibiotika produzieren, der den Kokon imprägniert. Uns interessieren nicht nur die physiologische Reaktion des Symbionten unter der ständigen Stickstoffmonoxid Einwirkung, sondern auch die evolutionären Konsequenzen dieser wiederholten Stresssituation. Des Weiteren untersuchen wir, welche Auswirkungen der prophylaktische Einsatz von Antibiotika in einem natürlichen System hat, wie divers und variabel der Antibiotika-Cocktail bei verschiedenen Bienenwolf-Arten ist, aber auch, wie unterschiedliche Komponenten miteinander interagieren und sich dadurch die Wirkung auf einzelne Isolate aber auch auf ein breites Spektrum an Schimmelpilzen ändert. Dazu nutzen wir verschiedene Biotests, molekularbiologischen Methoden und moderne, äußerst sensitive chemische Analysetechniken wie Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS), Hochleistungs-flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS) und, in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena, auch Massenspektrometrie basierte Proteomanalysen.

In einem kommenden Projekt möchte ich mich der Frage widmen, wie andere im Boden brütende Insekten, v.a. Hymenopteren, sich gegen dort vorhandene, schädliche Mikroorganismen wehren.

Ein Teil der Arbeiten erfolgt dabei in internationalen Kooperationen mit:

John McCutcheon, University of Montana

Takema Fukatsu, AIST Tsukuba

Cornel Adler, JKI Berlin

Abdelaziz Heddi, Anna Zaidmann, Severine Balmand, INRA Lyon

Erhard Strohm, Universität Regensburg

Ales Svatos, MP-ICE Jena

Wolfgang Miller, Medizinische Universität Wien

Daniela Schneider, Yale School of Medicine

Karen Kapheim, Utah State University

Jaakko Mattila, Finnish Museum of Natural History

Philipp Bauer, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenburg / Universität Hohenheim