Prof. Dr. Martin Beye; Evolutionsgenetik
Wir studieren die genetischen Grundlagen der komplementären Geschlechtsbestimmung und der sozialen Organisation bei Honigbienen. Wir untersuchen wie die soziale Organisation anhand des Gehirns reguliert wird.
Das Zeitalter der frühen Evolution erstreckt sich vom Ursprung der ersten Mikroben vor ca. 4 Milliarden Jahren bis hin zum Auftreten der ersten Eukaryoten vor rund 1.6 Milliarden Jahren. Die Spuren dieser Phase in der Evolution sind in verschiedenen Datenspeichern abgelegt: in der fossilen Überlieferung sowie in der Isotopen-Geochemie, aber auch in den Genomsequenzen moderner Organismen und in der vergleichenden Physiologe. Letztere zwei Gebiete werden an der HHU aktiv erforscht.
Kurz nach der Erdentstehung schlug ein Mars-ähnlicher Planet auf der Erde ein. Aus der resultierenden Schmelze ging der Mond hervor. Der Einschlag verwandelte die gesamte Erdoberfläche in ein Meer aus geschmolzenem Magma. Der Kohlenstoff der frühen Erde wurde durch Magma in CO2 (Gasphase, Atmosphäre) überführt. Auch das gesamte Wasser auf dem Planeten ging in die Atmosphäre über und kondensierte, wodurch die Ur-Ozeane entstanden. Das Wasser reagierte mit Eisen-Mineralien in der Erdkruste. Der geochemische Prozess der Serpentinisierung setzte ein, wodurch Wasserstoff (H2) in hydrothermalen Systemen gebildet wurde. In der Redoxreaktion zwischen H2 und CO2 liegt das Gleichgewicht auf der Seite der organischen Verbindungen. In modernen Theorien zum Ursprung des Lebens bildeten solche, zunächst spontane, Reaktionen den Keim für komplexere Reaktionsnetzwerke, aus denen letztendlich die Grundzüge des mikrobiellen Stoffwechsels erwuchsen. Die ersten Zellen waren demnach in ihrer Physiologie den modernen Acetogenen und Methanogenen ähnlich: strikt anaerobe Chemolithoautotrophe, die den Acetyl-CoA-Weg in ihrem Kohlenstoff- und Energiestoffwechsel einsetzten. Danach wurden die ersten Fermentationen möglich, dann anaerobe Atmung und anoxygene Photosynthese. Der erste Sauerstoff aus der oxygenen Photosynthese tauchte erstmals vor ca. 2,5 Mrd. Jahren auf. Die Eukaryoten entstanden vor rund 1,5 Mrd. Jahren durch den endosymbiotischen Ursprung der Mitochondrien. Vor ca. 1,2 Mrd. Jahren traten die ersten Algen durch die endosymbiotische Entstehung der Plastiden aus Cyanobakterien auf. Die Forschung an der HHU widmet sich diesen frühen aber wichtigen Phasen der Evolution.
