In einem multidisziplinären Ansatz erforscht der Microverse-Cluster das komplizierte Netzwerk mikrobieller Interaktionen, die das Leben auf der Erde erhalten, und überträgt ökologische Konzepte auf die Medizin mit dem Ziel gezielter Interventionen. In der ersten Förderperiode haben wir chemische Mediatoren und ihre Veränderungen im Mikrobiom identifiziert. Wir entwickelten Plattformtechnologien wie Mikrofluidik, automatisierte Hochdurchsatz-Robotik und multimodale bildgebende Verfahren, um mikrobielle Interaktionen in Raum und Zeit zu untersuchen. Durch den Vergleich ökologisch und medizinisch relevanter Systeme konnten wir grundlegende Prinzipien identifizieren, die das mikrobielle Gleichgewicht bestimmen.

Unsere Erkenntnisse, dass chemische Mediatoren (Signale) die Struktur des Mikrobioms und die Übergänge zwischen Zuständen steuern, prägen die Forschungsstrategie für die zweite Förderperiode. Darauf aufbauend erforschen wir ausgewählte Modellsysteme auf verschiedenen Komplexitätsebenen und Zeitskalen, von der molekularen Ebene bis zum globalen Mikroversum.

Das Forschungsprogramm gliedert sich in drei eng verzahnte Forschungsbereiche:

• SIGNALS: untersucht, wie Mikroben kontextabhängige Signale erzeugen, entschlüsseln und darauf reagieren, sowie die daraus resultierende Gemeinschaftsdynamik.
• STRUCTURES: untersucht die Zusammensetzung und räumliche Struktur mikrobieller Gemeinschaften und deren Einfluss auf Funktionen und Stabilität.
• TRANSITIONS: untersucht, wie mikrobielle Gemeinschaften zwischen verschiedenen Zuständen wechseln, was die Funktion des Mikrobioms und die Gesundheit beeinflusst.

Wir nutzen auch die Vorhersagekraft von Data Mining und hochentwickelten Bildgebungsverfahren, um Schlüsselparameter des Mikrobioms zu identifizieren, die seine Resilienz und Kipppunkte beeinflussen. Unser Programm hat ein hohes Anwendungspotenzial und inspiriert die Entwicklung dringend benötigter, Mikrobiom-basierter Interventionen.

Beteiligte Institutionen:

• Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)
• Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie e. V. Hans-Knöll-Institut
• Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT)
• Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI-BGC)
• Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie
• Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI EVA)
• Max-Planck-Institut für Geoanthropologie