Das Nachwuchsgruppen-Projekt OptiStrat beschäftigt sich mit dem Thema „Wachstum und Entwicklung von Organismen“. Das Überleben jedes Organismus´ hängt von der erfolgreichen Koordination vielfältiger physiologischer Parameter ab, die wiederum von internen und externen Informationen und Faktoren abhängig sind. Das Verständnis einzelner Aspekte wie beispielsweise der Ablauf verschiedener Stoffwechselwege ist dank umfangreicher biochemischer, genetischer und physiologischer Untersuchungen sehr gut. Anders sieht es beim Wissen über die übergeordnete Koordination aus, die in eine bestimmte Wachstumsstrategie mündet: Hier sind die Kenntnisse insbesondere bei multizellulären Organismen noch sehr begrenzt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll diese Koordination der Wachstumsstrategien am Modellorganismus Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) in Abhängigkeit von Ernährung, Umwelt und Darmflora näher erforscht werden.

Dafür ist vorgesehen, zunächst verschiedene Parameter von Wachstum und Stoffwechsel experimentell zu bestimmen und in ein mathematisches Modell zu integrieren. Mit Hilfe dieses Modelles sollen dann wichtige Parameter, die die Fruchtfliege zur Regulation ihres Wachstums nutzt, gefunden werden. Neben physiologischen Parametern soll auch die Aktivität von Schlüsselsignalwegen bestimmt und beispielsweise der Einfluss von verschiedenen Umweltbedingungen auf die Physiologie erforscht werden.

Da bekannt ist, dass die den Darm besiedelnden Bakterien einen großen Einfluss auf die verfügbaren Nährstoffe haben, sollen auch in diesem Bereich weitere Untersuchungen vorgenommen werden. Es ist vorgesehen, alle Bakterien zu identifizieren, die den Darm der Fruchtfliege besiedeln bzw. es ist geplant, bestimmte Bakterienarten in den Darm einzubringen, um ihren Einfluss auf Wachstum und Stoffwechsel zu messen. In einem letzten Schritt sollen dann die Wechselwirkungen zwischen Immunsystem, Stoffwechsel und Darmbakterien untersucht werden.

Die im Vorhaben gewonnenen grundsätzlichen Erkenntnisse zur Wachstumssteuerung und die entstehenden Modelle werden einen theoretischen Ansatz liefern, durch den künftig Situationen, in denen – wie etwa auch bei bestimmten Erkrankungen des Menschen – die Koordination gestört ist, besser erklärbar und Lösungsansätze eventuell erkennbar werden.