James W. Lightfoot erhält Akademiepreis der Heidelberger Akademie der Wissenschaften

Max-Planck-Forscher für herausragende Leistungen in der Evolutionsbiologie ausgezeichnet

 

James Lightfood leitet eine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Neurobiologie des Verhaltens – caesar, Bonn.

Nahaufnahme der Mundöffnung eines ausgewachsenen Nematoden mit Zähnen (Gattung Pristionchus pacificus)

Ein Nematode der Gattung Pristionchus pacificus beißt eine Fadenwurmlarve tot, die nicht zur eigenen Familie gehört

Neurowissenschaftler und Max-Planck-Forschungsgruppenleiter James Lightfoot erhält den Akademiepreis der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. Gewürdigt werden vor allem Lightfoots wissenschaftlichen Erkenntnisse, wie Fadenwürmer ihre Nachkommen und auch ihre Verwandtschaft wiedererkennen können. Der Forscher identifizierte ein kleines Peptid als molekulares Erkennungssignal. Der Akademiepreis wird am 22. Mai offiziell überreicht.

Lightfoot will die grundlegenden Prinzipien verstehen, wie Fadenwürmer Nachkommen und Verwandtschaft erkennen können. In der Wissenschaft wurde dieses zentrale Phänomen im Zusammenhang mit der Regulierung verschiedener Verhaltensweisen und sozialer Interaktionen für viele Tierarten beschrieben – nicht jedoch für biologische Modellorganismen wie dem Fadenwurm Pristionchus pacificus.

Dieser nur etwa ein Millimeter große Nematode hat im Lauf der Evolution zahnähnliche Strukturen entwickelt, mit denen er sich sowohl von Bakterien ernähren als auch nicht der eigenen Familie angehörende Fadenwurmlarven totbeißen kann. Genauere Untersuchungen ergaben, dass dieses Verhalten nicht wahllos ist. Lightfoots überraschender Befund ist, dass eigene Nachkommen und Verwandte sehr genau wiedererkannt und deshalb verschont werden.

Der Max-Planck-Forscher untersuchte die Hintergründe genauer, um auch die an diesem Verhalten beteiligten molekularen Mechanismen zu verstehen. Er identifizierte ein kleines Peptid, das er SELF-1 nannte und das in diesem Fall für die Wiederkennung der Verwandtschaft unerlässlich ist. Dieses kleine Peptid enthält eine Region mit sogenannter Hypervariabilität, es kann sich leicht verändern. Anhand molekularbiologischer Methoden der Genom-Editierung mittels CRISPR/Cas9 zeigte er, dass schon kleine Änderungen in dieser Region ausreichen, um eine Wiedererkennung der Verwandtschaft unmöglich zu machen.

Lightfoot erkannte auch, dass dieses kleine Peptid zwar eine Schlüsselkomponente ist, aber noch weitere Merkmale eine Rolle spielen. Da die Wiedererkennung von Verwandten bei Pristionchus pacificus einen direkten Kontakt zwischen der Nase eines ausgewachsenen Räubers und der Fadenwurmlarve erfordert, ist vermutlich die Kopfsensorik ein weiterer Bestandteil. Derzeit setzt Lightfoot kombinierte Methoden aus genetischen Screens und neuronaler Bildgebung ein, um alle zentralen Aspekte herausfinden zu können, die die Identifizierung von Verwandtschaftsbeziehungen mitbestimmen.

James Lightfoot promovierte an der University of Sheffield, bevor er einen Postdoc-Aufenthalt bei Prof. Dr. Ralf J. Sommer am Max-Planck-Institut für Biologie in Tübingen absolvierte. Heute leitet er seine eigene Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Neurobiologie des Verhaltens – caesar in Bonn.