Exzellenzcluster Balance of the Microverse

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Der Exzellenzcluster Balance of the Microverse ist ein Forschungsverbund an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der seit 2019 im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder gefördert wird. Das Exzellenzcluster vereint Expertisen aus den Bereichen Mikrobiologie, chemische Biologie, Infektionsbiologie, Optik/Photonik, Materialwissenschaften und Bioinformatik/Systembiologie. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Exzellenzclusters erforschen die Zusammensetzung sowie die Kommunikation und Interaktion mikrobieller Gemeinschaften untereinander und mit ihrer Umwelt. Die gewonnenen Erkenntnisse machen gezielte Interventionen, durch die das Gleichgewicht der Mikrobiome erhalten oder wiederhergestellt werden kann, möglich. Die gewonnen Erkenntnisse lassen Rückschlüsse und Antworten auf drängende gesellschaftliche Fragen zu, wie etwa Lösungen zur Verunreinigungen von Böden und Antibiotikaresistenzen. Verstärkt wird der Cluster durch vier flankierende Sonderforschungsbereiche, eine Exzellenz-Graduiertenschule (Jena School of Microbial Communication) sowie weitere koordinierte Forschungsprogramme und Industriepartner.

Forschungsinhalte

Das Gleichgewicht mikrobieller Gemeinschaften ist ausschlaggebend für das Wohlergehen von Pflanzen, Tieren und Menschen. Geraten die Konsortien aus der Balance, sind häufig etwa Ernteausfälle, zerstörte Ökosysteme oder Krankheiten die Folge. Um die negativen Konsequenzen zu verhindern oder zu beseitigen, werden unter anderem Pflanzenschutzmittel oder Antibiotika eingesetzt. Diese bekämpfen jedoch lediglich die Symptome. Deshalb ist ein ganzheitlicher Ansatz, der Mikrobiome und deren Einfluss auf ihre Wirte und Umwelt untersucht, erforderlich.

Der holistische Ansatz des Exzellenzclusters "Balance of the Microverse" wird von drei Forschungsbereichen getragen:

A. Mikroversum der Umwelt

B. Mikroversum des Wirts

C. Microverse Imaging Center und Datensynopis

Das Forschungsprogramm beinhaltet die Untersuchung mikrobieller Gleichgewichte anhand chemischer Signale, der räumlichen Verteilung von Organismen und Metaboliten, Wirtsfaktoren und des genetischen Austauschs zwischen Organismen. Der systemübergreifende Vergleich und das Data-Mining diverser Habitate, wie räumlich begrenzte menschliche und pflanzliche Wirte, nahezu grenzenlose aquatische Systeme sowie synthetische mikrobielle Konsortien, erlauben die Identifizierung genereller Prinzipien.

Beteiligte Institutionen

• Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF)
• Helmholtz-Institut Jena; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – Institut für Datenwissenschaften
• Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie e. V. Hans-Knöll-Institut (HKI)
• Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (IPHT)
• Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC)
• Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie - Beutenberg Campus
• Max-Planck-Institut für Geoanthropologie
• Universitätsklinikum Jena

Personen

• Axel A. Brakhage, Professor für Mikrobiologie und Molekularbiologie sowie Direktor des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut in Jena, war 2019 bis 2022 Gründungsmitglied und Sprecher des Forschungsverbunds.
• Seit 2022 ist Kirsten Küsel, Professorin für Aquatische Geomikrobiologie, Sprecherin des Clusters.

Executive Board

• Miriam Agler-Rosenbaum, Professorin für Synthetische Biotechnologie
• Michael Bauer, Leiter des Universitätsklinikums Jena und Professor für Anästhesiologie
• Jürgen Popp, Professor für Physikalische Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Wissenschaftlicher Leiter des Leibniz-Institutes für Photonische Technologien
• Pierre Stallforth, Professor für Bioorganische Chemie und Paläobiotechnologie

Microverseprofessoren

• Rosalind Allen, Professorin für Theoretische Mikrobielle Ökologie
• Bas E. Dutilh, Professor für Virale Ökologie
• Ute Hellmich, Professorin für Biostrukturelle Interaktionen
• Gianni Panagiotou, Professor für Microbiome Dynamics

Weitere Mitglieder

• Christian Eggeling, Professor für Superauflösende Mikroskopie
• Rainer Heintzmann, Professor für Physikalische Chemie I
• Christian Hertweck, Professor für Naturstoffchemie
• Bernhard Hube, Professor für Mikrobielle Pathogenität
• Birgitta König-Ries, Professorin für Verteilte Informationssysteme
• Erika Kothe, Professur für Mikrobielle Kommunikation
• Falko Langenhorst, Professor für Analytische Mineralogie der Mikro- und Nanostrukturen
• Bettina Löffler, Professorin für Medizinische Mikrobiologie
• Manja Marz, Professorin für Bioinformatik
• Maria Mittag, Professorin für Allgemeine Botanik
• Georg Pohnert, Professor für Analytische Chemie|
• Felix H. Schacher, Professor für Organische Chemie
• Ulrich S. Schubert, Professor für für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
• Christian Spielmann, Professor für Quantum Electronics
• Christoph Steinbeck, Professor für Analytische Chemie, Chemoinformatik und Chemometrie
• Susan E. Trumbore, Direktorin und Wissenschaftliches Mitglied am Max-Planck-Institut für Biogeochemie
• Andreas Tünnermann, Professur für Angewandte Physik
• Christina Warinner, Professurin für Microbiome Sciences
• Lothar Wondraczek, Professor für Optical Materials

Forschungsneubau "Microverse Center Jena"

Auf dem Jenaer Beutenberg-Campus entsteht seit 2019 auf 4.900 Quadratmetern das „Microverse Center Jena“ (MCJ).

Mit knapp 5.000 Quadratmetern Nutzfläche soll das Microverse Center Jena zum neuen Herzstück des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ werden, da mit dem Neubau besonders die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Forschungsbereiche unterstützt werden kann. Neben den neuen Professuren werden in dieses Gebäude südlich des Beutenberg-Campus mehrere Nachwuchsgruppen sowie das „Microverse Imaging Center“ – das Mikroskopiezentrum des Exzellenzclusters – ziehen. Insgesamt wird das MCJ für 170 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und 30 nichtwissenschaftliche Mitarbeitende ausgelegt.