Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biologische Evolution am Computer optimieren

02.01.2006


Informatiker der Universität Jena an neuem EU-Projekt zu biologischen Signalnetzwerken beteiligt


Auf seine Nase kann sich der hungrige Mensch verlassen - sie weist ihm sicher den Weg zum köstlich duftenden Suppentopf auf dem Küchenherd oder zum nächsten Bratwurststand auf der Straße. Bakterien hingegen haben weder eine Nase noch ein Nervensystem wie höher entwickelte Lebewesen, und trotzdem ändern sie ihre Bewegung, wenn sie Nahrungsvorkommen ausmachen. "Sie verfügen also über einen Mechanismus, um ihre Umwelt wahrzunehmen und um sich mitzuteilen", beschreibt Thorsten Lenser von der Friedrich-Schiller-Universität Jena eine Erkenntnis der biologischen Wissenschaft, die den Informatiker herausfordert.

"Zwar wissen die Biologen schon sehr genau über einzelne Zellbestandteile Bescheid, doch das ganze System birgt noch viele Geheimnisse", sagt Lenser. Bei der Entschlüsselung der "Morsezeichen", die Zellen und Zellbestandteile miteinander austauschen, und bei der Rekonstruktion zellulärer Signalnetzwerke will eine Gruppe Jenaer Informatiker den Biologen jetzt helfen. Gemeinsam mit Kollegen von Universitäten aus Birmingham, Dublin und Eindhoven ist die Jenaer Nachwuchsgruppe "Biosystemanalyse" von Dr. Peter Dittrich an dem EU-Projekt "Evolving Cell Signalling Network in Silico" beteiligt, das am 1. Januar 2006 seine Arbeit aufgenommen hat. 1,6 Millionen Euro stellt die EU dem Projekt aus ihrem Forschungsförderprogramm zur Verfügung. "Unser Ziel ist es, mit Hilfe der Informatik die Evolution natürlicher Signalnetzwerke im Computer nachzuspielen, um so deren Arbeitsweise aufklären zu können", erläutert Dr. Dittrich.


Dabei gehe es nicht einfach darum, natürliche Systeme am Computer zu kopieren. Die Bioinformatiker bedienen sich vielmehr des Computers als intelligentem Baumeister. "Wir geben ihm eine bestimmte Anzahl von Komponenten wie Chemikalien und Reaktionsmuster vor, die in den natürlichen Prozessen benutzt werden", so Dittrich. "Der Computer kann sie dann vielfach rekombinieren." Mittel zum Zweck ist dabei ein so genannter evolutionärer Algorithmus, den die Jenaer Informatiker entwickeln. "Nach dieser Handlungsvorschrift errechnet der Computer mehrere mögliche Lösungen für ein Problem, sortiert die besten Varianten davon aus und experimentiert mit diesen weiter", erklärt Thorsten Lenser das Prinzip. Mit dieser Ergebnis-Kette vollziehe der Rechner praktisch die Evolution nach.

"In der Natur haben sich die effektivsten Lösungen für bestimmte Aufgaben über Jahrmillionen durchgesetzt. Mit Hilfe der Informatik können wir diesen Prozess in wesentlich kürzerer Zeit nachvollziehen", ergänzt Dr. Dittrich. So werde es möglich, das Wissen über biologische Prozesse immer mehr zu verfeinern und Erkenntnislücken zu schließen. Die Variantenspiele des Computers könnten den Biologen auch Hinweise darauf geben, an welcher Stelle der Reaktionskette Eingriffe möglich sind, etwa um Krankheiten zu verhindern.

Das Forschungsprojekt zur Simulation natürlicher Signalnetzwerke ist vorerst auf drei Jahre angelegt. Mit den EU-Geldern werden an der Universität Jena für diese Zeit am Institut für Informatik zwei Wissenschaftlerstellen sowie drei studentische Hilfskräfte finanziert.

Kontakt:
Dr. Peter Dittrich
Nachwuchsgruppe "Biosystemanalyse" am Institut für Informatik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Ernst-Abbe-Platz 1-3, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 946460, Fax: 03641 / 946372
E-Mail: dittrich[at]inf.uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Berichte zu: Biologe Evolution Prozess Signalnetzwerke

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie